Модуль «Акустика»
Новое приложение: Absorptive Muffler Designer (Проектировщик поглощающих глушителей)
Глушители используются, например, для ослабления уровня шума двигателей внутреннего сгорания и должны надлежащим образом работать в заданном диапазоне частот. Мерой ослабления служит затухание — зависимость уменьшения амплитуды колебаний (в дБ) от частоты.
Приложение Absorptive Muffler Designer (Проектирование поглощающих глушителей) предназначено для исследования и проектирования простого резонирующего глушителя с обшивкой из пористого материала. С помощью этого приложения можно выполнить анализ индуктивного и резистивного демпфирования в глушителе по вашему выбору.
Приложение позволяет исследовать результаты после изменения размеров глушителя, условий эксплуатации и характеристик пористого материала обшивки.
Пользовательский интерфейс приложения Absorptive Muffler Designer (Проектированщик поглощающих глушителей).
Новое приложение: One-Family House Acoustics Analyzer (Анализтор акустических характеристик частного дома)
Приложение One-Family House Acoustics Analyzer (Анализатор акустических характеристик частного дома) используется для оценки распространения шума в проходных комнатах двухэтажного дома из 10 комнат. Приложение определяет распределение по дому уровней звукового давления, производимого несколькими источниками. Пользователь может управлять размещением источников в доме.
В приложении реализована классическая задача акустики помещений, в которой инженер или архитектор желает определить шумовую среду в системе связанных комнат (жилые дома, офисные и производственные помещения). Это важно в случае, если необходимо обеспечить соответствие акустической среды требованиям к уровню шума и условиям труда.
С помощью этого приложения инженер или архитектор сможет в полевых условиях проанализировать различные возможности зашумления и звукоизоляционные характеристики стен. Затем он сможет сравнить результаты моделирования с данными измерений. Приложение позволяет вам размещать, удалять и определять множественные источники звука в различных комнатах дома для расчета распределения возникающих уровней звукового давления.
Акустические процессы моделируются с помощью интерфейса физик Acoustic Diffusion Equation (Уравнение акустической диффузии) COMSOL Multiphysics, который быстро и эффективно определяет распределение уровней звукового давления.
Настройки источников шума в пользовательском интерфейсе приложения One-Family House Acoustics Analyzer (Анализтор акустических характеристик частного дома).
Новое приложение: Organ Pipe Design (Проектирование труб органа)
Удобный пользовательский интерфейс этого приложения позволяет исследовать конструкцию органной трубы, а также воспроизвести звук и тональность при ее модификации. Звук трубы складывается из различных гармонических колебаний различных амплитуд.
Моделирование органной трубы производится с помощью интерфейса Pipe Acoustics, Frequency Domain (Акустика трубопроводов, частотная область) программного пакета COMSOL Multiphysics. Это приложение для моделирования позволяет анализировать зависимость первой собственной резонансной частоты от радиуса трубы и толщины стенок, а также от давления и температуры окружающей среды.
С помощью приложения вы сможете полностью определить частотные характеристики, включая основную частоту и гармоники. С помощью метода на языке Java® приложение определит расположение и амплитуду всех соответствующих гармоник, расширяя таким образом функциональность встроенных средств анализа пользовательского интерфейса COMSOL Multiphysics.
Новое приложение: Acoustic Reflection Analyzer for a Water-Sediment Interface (Анализатор звукоотражения на границе воды и осадка)
Анализ звукоотражения поверхностей различных конструкций — важный метод во множестве прикладных технических областей. В приложении Acoustic Reflection Analyzer for a Water-Sediment Interface (Анализатор звукоотражения на границе воды и осадка) реализована система такого анализа, применимая для решения задач подводной акустики и гидролокации.
Приложение анализирует коэффициенты отражения и поглощения плоских акустических волн, рассеивающихся на границе воды и осадка, при различных частотах и под различными углами падения. Кроме того, для исследуемых частот определяются коэффициенты поглощения при случайных углах падения.
Для описания системы осаждения в воде приложение задействует возможности интерфейса Poroelastic Waves (Пороупругие волны) пакета COMSOL Multiphysics для моделирования связанных акустических и упругих волн в произвольном пористом веществе (теория Био).
Отображение совокупного давления в пользовательском интерфейсе приложения Acoustic Reflection Analyzer for a Water-Sediment Interface (Анализатор звукоотражения на границе воды и осадка).
Графики частотных характеристик в октавной полосе
Для представления функций преобразования, кривых чувствительности, вносимых потерь и затухания в частотной области вы можете воспользоваться специальным акустическим графиком — Octave Band Plot, графиком частотных характеристик в октавной полосе. Данный график поддерживает несколько специфических для акустики элементов, например, частотную коррекцию (Z, A, C и пользовательскую) и специализированные типы отображения (октавные полосы, треть-октавные полосы, непрерывная кривая). Типы полос соответствуют графикам среднего или суммарного значения (например, квадрата давления) в заданной частотной полосе, определяемой через среднюю частоту и ширину полосы.
Исходными данными для графика частотных характеристик в октавной полосе является решение в частотной области. Это может быть, например, акустическое давление, полученное в результате анализа частотной области или параметрического исследования частоты. График Octave Band Plot (График частотных характеристик в октавной полосе) автоматически построит заданное выражение, приведенное к дБ. Это облегчит дальнейшую постобработку, поскольку выражение не придется определять как переменную. График можно строить для геометрических сущностей различного уровня — вся модель, точка, ребро, граница или область. Для трех последних вариантов автоматически выполняется усреднение, что облегчает процесс определения и построения графика средней мощности, — например, для впуска модели.
Для построения графика можно выбрать любой из трех типов входных данных:
- амплитуда (например, давление, измеренное в определенной точке);
- мощность (например, интенсивность излучения, попадающего в глушитель);
- функция преобразования (например, функция электроакустического преобразования напряжения в давление в микрофоне).
Пакет поддерживает три вида графиков для отображения рассчитанных характеристик:
- октавная полоса частот;
- треть-октавная полоса частот;
- непрерывный.
Также вы можете применить различные типы частотной коррекции:
- стандартная частотная коррекция Z, A и C (в соответствии со стандартом МЭК 61672-1);
- частотная коррекция с пользовательскими характеристиками (вы можете указать собственные параметры частотной коррекции, в том числе зависящие от частоты).
Кривая чувствительности для учебной модели Loudspeaker Driver (Головка громкоговорителя) в виде непрерывной кривой и в виде графика частотной характеристики для треть-октавной полосы.
Кривая чувствительности для учебной модели Loudspeaker Driver (Головка громкоговорителя) в виде непрерывной кривой и в виде графика частотной характеристики для треть-октавной полосы.
![Затухание в [учебной модели Absorptive Muffler (Поглощающий глушитель)] (http://www.comsol.ru/model/absorptive-muffler-1367) в виде графика частотной характеристики для треть-октавной полосы для двух различных вариантов звукопоглощающих конструкций.](https://cdn.comsol.com/release/52/acoustics-module/52_absorptive_muffler_plot_6b.png)
Затухание в [учебной модели Absorptive Muffler (Поглощающий глушитель)] (http://www.comsol.ru/model/absorptive-muffler-1367) в виде графика частотной характеристики для треть-октавной полосы для двух различных вариантов звукопоглощающих конструкций.
Переменная рассеянной энергии в интерфейсе физик Pressure Acoustics (Скалярная акустика)
Интерфейсы Pressure Acoustics (Скалярная акустика), Poroacoustics (Акустика в пористых средах) и Narrow Region Acoustics (Акустика в узких областях) теперь поддерживают моделирование рассеиваемой удельной мощности для всех гидродинамических моделей. Соответствующая переменная называется acpr.Q_pw и находится в разделе Heating and losses (Нагрев и потери) меню Add/Replace Expressions (Добавить/заменить выражение) при работе с результатами (см. рисунок ниже). Это выражение верно для бегущих волн в пределе плоской волны. Эта предварительно определенная переменная используется в учебной модели Focused Ultrasound Induced Heating in Tissue Phantom (Нагрев тканеэквивалентного фантома сфокусированным ультразвуковым изучением), в которой рассеянная акустическая энергия нагревает тканеэквивалентный фантом.
Граничные условия Normal Velocity (Нормальная скорость) и Normal Displacement (Нормальное смещение) в интерфейсе физик Pressure Acoustics (Скалярная акустика)
В интерфейсах Pressure Acoustics (Скалярная акустика) граничное условие Normal Acceleration (Нормальное ускорение) теперь дополнено двумя новыми граничными условиями для установления нормальной скорости и нормального смещения. Это облегчает процедуру моделирования при моделировании акустических источников. Соответствующий пример содержится в учебной модели Generic 711 Coupler – An Occluded Ear-Canal Simulator (Универсальный соединитель 711 — моделирование закупоренного ушного канала), в которой источник определяется посредством граничного условия Normal Displacement (Нормальное смещение).
Новые возможности интерфейсов физик Poroelastic Waves (Пороупругие волны) и Elastic Waves (Упругие волны)
Интерфейсы физик Poroelastic Waves (Пороупругие волны) и (Elastic Waves) (Упругие волны) были обновлены, улучшены и дополнены новыми возможностями и граничными условиями. Теперь эти интерфейсы физик содержат следующие компоненты и функции:
- Функции областей:
- Spring Foundation (Пружинное основание)
- Added Mass (Присоединенная масса)
- Граничные функции:
- Symmetry (Симметрия)
- Rigid Connector (Жесткий соединитель)
- Thin Elastic Layer (Тонкий упругий слой)
- Spring Foundation (Пружинное основание)
- Added Mass (Присоединенная масса)
- Краевые функции:
- Fixed Constraint (Фиксированное ограничение)
- Prescribed Displacement (Установленное смещение)
- Edge Load (Нагрузка на край)
- Spring Foundation (Пружинное основание)
- Added Mass (Присоединенная масса)
- Функции точек:
- Fixed Constraint (Фиксированное ограничение)
- Prescribed Displacement (Установленное смещение)
- Spring Foundation (Пружинное основание)
- Point Load (Точечная нагрузка)
- Point Load on Axis (Точечная нагрузка на ось)
- Ring Load (Кольцевая нагрузка)
Меню физик для интерфейса Poroelastic Waves (Пороупругие волны) с новыми граничными условиями и условиями для области.
Меню физик для интерфейса Poroelastic Waves (Пороупругие волны) с новыми граничными условиями и условиями для области.
Обновленные переменные интенсивности во всех интерфейсах модуля Акустика
Все акустические интерфейсы содержат обновления переменных интенсивности, которые теперь одинаковы для всех интерфейсов физик и типов исследования. Интенсивность определяется в частотной области (усредненные по одному периоду значения), а так называемая мгновенная интенсивность определяется во временной области. Переменные интенсивности в интерфейсах Thermoacoustics (Термоакустика) и Linearized Navier-Stokes (Линеаризованные уравнения Навье — Стокса) теперь включают вязкое напряжение. Чтобы воспользоваться этими переменными, нажмите кнопку Add/Replace Expression (Добавить/заменить выражение) в разделе результатов.
Задание полной матрицы масс с помощью панели ввода Added Mass (Присоединенная масса)
Возможности функции Added Mass (Присоединенная масса) были расширены: теперь поддерживается ввод полной матрицы масс.
Интерпретация параметра Prescribed Velocity/Acceleration (Установленная скорость / Установленное ускорение) при стационарном анализе
Если в вашей модели представлены узлы Prescribed Velocity (Установленная скорость) или Prescribed Acceleration (Установленное ускорение), вы сможете задать способ интерпретации этих граничных условий в стационарном исследовании. Они могут интерпретироваться как ограничение (ограниченное состояние) или игнорироваться (свободное состояние). Эта возможность будет особенно полезна в моделях и приложениях, использующих многочисленные комбинации различных типов исследований, включая анализ в частотной области, с зависимостью от времени и стационарные типы.
Незначительные изменения и исправления ошибок
В новой версии программного пакета COMSOL Multiphysics исправлены некоторые ошибки и внесен ряд обновлений.
- Решатель PARDISO, используемый в интерфейсах Thermoacoustics (Термоакустика) и Linearized Navier-Stokes (Линеаризованные уравнения Навье — Стокса), теперь по умолчанию использует многопотоковые прямые и обратные способы решения. Благодаря этому достигается небольшое увеличение быстродействия, наиболее заметное при расчете собственных частот.
- В интерфейс Pipe Acoustics (Акустика трубопроводов) добавлены обновленные входные параметры модели.
- В интерефейс Thermoacoustics (Термоакустика) добавлена новая переменная энтропии, ta.s_entropy, для использования при постобработке, а также обновленные переменные удельной тепловой и вязкостной рассеиваемой мощности.
- В интерфейсе Acoustic Diffusion Equation (Уравнение акустической диффузии) обновлено поведение задаваемой пользователем структуры диапазона.
- Обновленные условия проскальзывания в интерфейсах Thermoacoustics (Термоакустика), Frequency Domain (Частотная область) и Linearized Navier-Stokes (Линеаризованные уравнения Навье — Стокса) предотвращают блокировку на криволинейных границах.
Новые обучающие материалы в Галерее приложений
Мы добавили четыре новых учебных модели в нашу онлайн-галерею приложений (Application Gallery).
Акустика жилого помещения, проанализированная с помощью уравнения акустической диффузии.
Vibrating Plate in a 2D Viscous Parallel Plate Flow (Вибрирующая плита в двумерном вязком потоке в канале из двух параллельных стенок)
- В этой простой двумерной учебной модели объединены интерфейсы физик Linearized Navier-Stokes (Линеаризованные уравнения Навье — Стокса), Frequency Domain (Частотная область), Solid Mechanics (Механика твердого тела) и Creeping Flow (Вязкий поток) для моделирования вибраций плиты в двумерном вязком потоке в канале из двух параллельных стенок.
Apartment Acoustics Analyzed Using the Acoustic Diffusion Equation (Анализ акустики жилого помещения с использованием уравнения акустической диффузии)
- Данная учебная модель вычисляет распространение звука телевизора в двухкомнатной квартире. Модель демонстрирует возможности применения интерфейса Acoustic Diffusion Equation (Уравнение акустической диффузии) для быстрой предварительной оценки локального уровня звукового давления. Для большей точности в модель добавлено аналитическое выражение для неотраженного звука в гостиной.
Acoustic-Solid Interaction with Two Perfectly Matched Layers (PMLs) (Взаимодействие области акустики и твердого тела в модели с двумя идеально согласованными слоями)
- На примере этой простой учебной модели демонстрируется создание модели с двумя идеально согласованными слоями (PML): одним — для области скалярной акустики, другим — для области механики твердого тела.
Shape Optimization of a Tweeter Waveguide (Оптимизация формы ВЧ-волновода)
- В этой учебной модели демонстрируется использование функций оптимизации, реализованных в COMSOL Multiphysics, для автоматической разработки инновационных конструкций, соответствующих критически важным проектным ограничениям. С помощью данной модели можно оптимизировать геометрию простого громкоговорителя. Примеры проектных ограничений: радиус громкоговорителя, требуемый минимально достижимый уровень звукового давления.