COMSOL声学模块:几何声学

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摘要

介绍COMSOL中用于为室内声学、音乐厅声学以及远距离的户外传播建模的几何声学方法,包含 “射线声学”和 “声学扩散方程”接口。

在利用COMSOL进行声学仿真时,如果高频下的波长比特性几何特征要小很多,在这种情况下使用压力声学来求解声学问题是不切实际的。这时,我们需要使用其他一些方法,例如射线方法或能量扩散类比方法。这些方法称为几何声学方法,用于为室内声学、音乐厅声学以及远距离的户外传播建模。“几何声学”分支包含 “射线声学”和 “声学扩散方程”接口。

COMSOL声学模块:几何声学

使用 “声学扩散方程”物理场接口模拟的两层住宅内的声压级和能流

上图来自 “家庭住宅声学分析”模型,可以访问 COMSOL官网,在 “案例下载”页面找到该模型。

此模型演示“声学扩散方程”物理场接口的一个应用,对有 10 个房间的两层家庭住宅执行了声学分析。模型分析了位于主起居室的声源的稳态声压级(声能密度)分布,随后使用特征值求解器研究了不同耦合空间的混响时间 T60,最后,使用瞬态研究确定了能量衰减(曲线)。注:假定模型的壁吸收参数、传输损耗和材料参数是实际值。

COMSOL声学模块:几何声学

上图,小型音乐厅的射线追踪模型,显示 0.02 s 时的射线位置,座位处的 SPL 分布以及脉冲响应的示意图 (插图)。该图来自 “小型音乐厅声学分析”模型,可以访问COMSOL官网,在 “案例下载”页面找到该模型。

对于音乐厅、室外环境甚至室内的房间来说,设计结构和开放空间时,声音效果是一个非常重要的考虑事项。使用射线声学可以模拟高频极限下波长小于几何特征的声学。射线声学建模有许多优点,包括改变介质属性和指派各种壁条件等,壁条件可以是复值,取决于频率和入射角。

此模型使用射线声学 物理场接口对小型音乐厅执行声学分析。模型设置包括全向声源、镜面散射和漫散射的壁边界条件、边界声压计算、接收器 数据集、脉冲响应 图以及能量衰减曲线。将结果与简单的混响时间估计进行了比较。

  • 版权声明 本文源自 网络, 整理 发表于 2025年3月11日
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