COMSOL声学模块:带损耗的模型

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摘要

简要介绍在COMSOL中求解小尺寸几何中的声学问题,需要用到带损耗的模型,必须要考虑到控制方程中明确包含热传导效应和粘滞损耗。

在COMSOL中,要精确模拟仿真小尺寸几何中的声学问题(例如磁铁间隙中的音圈),必须在控制方程中明确包含热传导效应和粘滞损耗。由于声场会产生损耗显著的粘性边界层和热边界层,因此,近壁、粘度和热传导变得非常重要。在为这些现象建模时需要详细的描述;专用的 “热粘性声学,频域”接口可以同时求解全线性纳维 - 斯托克斯、连续性及能量方程。该物理场接口可以求解声压 p、粒子速度矢量 u 以及声学温度变化T。这些都是基于平均背景值的声音变化。

需要热粘性声学描述的长度尺度通过粘性 (v) 和热 (th) 边界层的厚度确定:

COMSOL声学模块:带损耗的模型

其中, μ表示动力粘度, k 表示导热系数, Cp 表示恒压比热容。这两个长度尺度可定义需要在计算网格中解析的声边界层。

在控制方程中引入损耗的另一种方式是使用压力声学接口中提供的等效流体模型。从而以均匀化方式在本体流体中引入可以模拟不同损耗机制的衰减特性。这与热粘性声学接口相反,后者用于在产生损耗的位置 (即靠近壁的声边界层)显式模拟这些损耗。流体模型包含由本体热传导和粘度造成的损耗 (在主要的 “压力声学”域特征中),包括用于模拟特定多孔材料中的阻尼的模型(在 “多孔介质声学”域特征中),以及用于模拟狭长导管中的边界吸收损耗的模型 (“狭窄区域声学”域特征)。在适用的情况下,例如,与求解相应的完整多孔弹性模型相比,等效流体模型的计算量要小得多。

  • 版权声明 本文源自 网络, 整理 发表于 2025年3月9日
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