散射仿真的案例
基于ASAP的散射光雙光束干涉仿真
基于ASAP的散射光雙光束干涉仿真
光的干涉是物理光學(xué)中最重要的現(xiàn)象之一。本文分析了MIT實(shí)驗(yàn)視頻中的光學(xué)原理，提煉了其物理模型。視頻利用邁克爾遜干涉儀進(jìn)行分振幅產(chǎn)生兩相干光，在接收屏上觀察到等傾圓紋。本文記錄了利用強(qiáng)大的光學(xué)設(shè)計(jì)軟件ASAP對(duì)該物理模型進(jìn)行仿真的過程。
光學(xué)原理: 邁克耳孫干涉儀是應(yīng)用光的干涉原理，測量長度或長度變化的精密的光學(xué)儀器，其光路圖如圖。
運(yùn)行ASAP模擬結(jié)果：
ASAP 已持續(xù)在光學(xué)領(lǐng)域中發(fā)展，由代碼來指示光線如何與系統(tǒng)對(duì)象交互作用，來模擬其物理現(xiàn)象。仿真和分析的結(jié)果非常明了，能夠比現(xiàn)有其它軟件處理更多的光學(xué)系統(tǒng)仿真。 ASAP 在工業(yè)界廣泛應(yīng)用于航天工程、生物光學(xué)產(chǎn)業(yè)、顯示器、反射器、光學(xué)測量科技、光通訊產(chǎn)業(yè)、照明系統(tǒng)、光導(dǎo)管系統(tǒng)等。
因此，對(duì)于光電專業(yè)的學(xué)生來說，用好 ASAP 不僅能讓我們在未來的課程設(shè)計(jì)中受益，更深層次的講，當(dāng)我們畢業(yè)走進(jìn)上述的工作崗位后，這種渴望探索的求知精神無疑是一筆隱形財(cái)富。于是抱著這樣的態(tài)度去做工程，這就成為我們學(xué)習(xí)和發(fā)展的優(yōu)勢，比如當(dāng)我們設(shè)計(jì)一個(gè)光學(xué)系統(tǒng)后想要模擬產(chǎn)品效果是否達(dá)到要求， 我們便可以利用 ASAP 強(qiáng)大的功能做出仿真， 發(fā)現(xiàn)其存在的問題，結(jié)合所學(xué)解決優(yōu)化，以達(dá)到完善產(chǎn)品的目的。而每完成這樣的一次任務(wù)也就完成了一次自我升華，是對(duì)知識(shí)的沉淀，對(duì)經(jīng)驗(yàn)的累積，對(duì)視野的拓展。
展開 13，comsol仿真多級(jí)散射
參考論文：《Optically resonant magneto-electric cubic nanoantennas for ultra-directional light scattering 》
下面是論文的結(jié)果 VS 我的結(jié)果。
參考文獻(xiàn)：《Planar Plasmonic Chiral Nanostructures》
下面是論文結(jié)果VS我的結(jié)果
本模型展示而已，欲購勿擾。
基于聲固耦合的水下復(fù)雜目標(biāo)聲散射研究
摘要
針對(duì)現(xiàn)有簡單模型對(duì)水下實(shí)際目標(biāo)的仿真逼真度較差的情況, 利用COMSOL聲固耦合算法以及完全匹配層對(duì)二維潛艇簡單模型受激勵(lì)后的散射聲場進(jìn)行了數(shù)值仿真分析。利用ANSYS有限元分析軟件對(duì)相同簡化模型進(jìn)行計(jì)算對(duì)比, 計(jì)算結(jié)果基本吻合, 驗(yàn)證了COMSOL在計(jì)算大型目標(biāo)散射聲場時(shí)的有效性。最后以某型潛艇結(jié)構(gòu)為原型構(gòu)建了內(nèi)部艙室結(jié)構(gòu)及結(jié)構(gòu)材料屬性, 提高了模型相對(duì)于實(shí)際目標(biāo)的逼真度, 仿真了受激勵(lì)后的再輻射聲場。其結(jié)果可對(duì)水下主動(dòng)探測裝備發(fā)展提供參考。
水下目標(biāo)聲散射可看作目標(biāo)受激勵(lì)后的再輻射過程。隨著電子計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展, 有條件對(duì)水下目標(biāo)散射聲場進(jìn)而對(duì)主動(dòng)聲吶回波信號(hào)進(jìn)行較為精確的數(shù)值仿真, 避免了頻繁進(jìn)行海試試驗(yàn), 節(jié)省了大量的人力物力[1]。通過相關(guān)文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn), 國內(nèi)對(duì)于水下結(jié)構(gòu)的散射聲場數(shù)值仿真大都采用有限元與邊界元相結(jié)合的方法, 并在工程應(yīng)用方面取得了良好的結(jié)果[2], 但只是針對(duì)簡單模型進(jìn)行仿真。近年來, 有學(xué)者利用新型多物理場耦合分析軟件COMSOL Multiphysics進(jìn)行了簡單形狀模型以及小型加肋殼體模型的嘗試[3]。初步驗(yàn)證了利用該軟件計(jì)算目標(biāo)散射聲場的可行性, 但未見更復(fù)雜模型的仿真報(bào)道。而更加真實(shí)的目標(biāo)結(jié)構(gòu)建模在仿真應(yīng)用中又是不可忽略的, 因此文中借助COMSOL軟件對(duì)復(fù)雜潛艇艙室結(jié)構(gòu)進(jìn)行了聲固耦合數(shù)值仿真分析, 為提高主動(dòng)聲吶回波信號(hào)仿真逼真度提供了有效借鑒。
展開 基于Lumerical fdtd的異型納米空心球散射光場仿真
基于FDTD腳本驅(qū)動(dòng)的全流程：微型球體聚合空心球殼nanojet建模、散射光場及散射效率曲線繪制實(shí)踐
焚天神劍
關(guān)鍵詞：FDTD腳本編碼，全流程，異型球體建模，nanojet散射，散射效率曲線
本設(shè)計(jì)運(yùn)用FDTD腳本全流程，針對(duì)微型球體聚合的空心球殼nanojet展開深入探究。從建模著手，精心調(diào)試各項(xiàng)參數(shù)，成功搭建出精準(zhǔn)且完善的模型，精準(zhǔn)復(fù)現(xiàn)了空心球殼的結(jié)構(gòu)特征。在散射光場模擬環(huán)節(jié)，其呈現(xiàn)效果與預(yù)期幾近一致，直觀展現(xiàn)出光與納米結(jié)構(gòu)相互作用的細(xì)節(jié)。散射效率曲線繪制結(jié)果表明，不同球殼半徑在各異波長下呈現(xiàn)出穩(wěn)定的差異規(guī)律。此項(xiàng)設(shè)計(jì)為納米光學(xué)研究、微納器件制備等領(lǐng)域提供了有力支撐，極具應(yīng)用潛力。
結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
納米球的外形輪廓如下圖左所示，預(yù)計(jì)產(chǎn)生的光場散射效果如右圖所示。
圖1 預(yù)期球殼外形以及散射效果
粗糙表面納米二氧化硅空心球，300-2500nm的波長，球殼的直徑200-1000nm，外部小球40nm。對(duì)球體進(jìn)行編程建模，形成FDTD的參數(shù)列表以及模糊化處理的編碼。編碼的優(yōu)勢為波長范圍、頻率采樣率、球殼半徑、微球半徑以及材料靈活設(shè)置，一鍵式操作。
圖2 model參數(shù)設(shè)置以及編碼
形成如下結(jié)構(gòu)樹以及規(guī)律排列的球形微球陣列。
圖3 結(jié)構(gòu)樹以及建模效果
掃描設(shè)計(jì)
結(jié)構(gòu)掃描個(gè)性化編碼，設(shè)置好掃描數(shù)量和范圍，仿真后形成下列仿真好的文件（需要經(jīng)過一些仿真時(shí)間）。
圖4 掃描腳本以及生成的仿真結(jié)果
散射光場、效率曲線
首先，基于第二節(jié)的仿真結(jié)果，選取特定球殼半徑以及波長序號(hào)，生成光場圖，見下圖效果。
展開 
Altair系列視頻 I 面向航天航空與國防工業(yè)的電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)
Altair電大平臺(tái)共址干擾仿真
01
內(nèi)容大綱
1. Altair產(chǎn)品方案
2. 共址干擾仿真
1）干擾現(xiàn)象、關(guān)注參數(shù)、主要設(shè)置與流程
2）機(jī)載系統(tǒng)應(yīng)用算例
3. 仿真演示
4. 小結(jié)
02
講師
王晨—Altair電磁仿真高級(jí)專家
負(fù)責(zé)Altair電磁仿真軟件的技術(shù)支持工作，熟悉計(jì)算電磁學(xué)，編寫調(diào)試過矩量法與多層快速多極子算法的代碼，熟悉微波組件，天線、天線布局、電磁散射、電磁兼容等領(lǐng)域的仿真技術(shù)，電磁仿真行業(yè)從業(yè)15年。《FEKO 仿真原理與工程應(yīng)用》作者。
三. Altair 復(fù)雜天線罩電磁性能快速仿真分析
01
內(nèi)容大綱
1. Altair電磁整體解決方案
2. 天線罩快速建模仿真：newFASANT 軟件
3. 天線罩設(shè)計(jì)案例分享
4. Demo演示
02
講師
焦金龍 – Altair 高級(jí)技術(shù)經(jīng)理
1年以上電磁仿真的工程應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)；專業(yè)與研究方向：電磁兼容、天線設(shè)計(jì)、天線罩及多物理場、計(jì)算電磁學(xué)與電波傳播等。
四. Altair 雷達(dá)系統(tǒng)的RCS和散射仿真
01
內(nèi)容大綱
1. 電磁隱身仿真物理概念
2. 電磁隱身仿真流程與演示
3. 電磁模型模型處理與求解器選擇
4. 電磁隱身典型算例：自動(dòng)駕駛、天線陣，低散射目標(biāo)等
5.
展開 【Feko】Altair 面向航空航天與國防工業(yè)的電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)研討會(huì)系列
Altair 雷達(dá)系統(tǒng)的RCS和散射仿真（6月25日 19:30-21:00）
內(nèi)容簡介：
電磁仿真已成為設(shè)計(jì)先進(jìn)的探測系統(tǒng)、自動(dòng)駕駛車輛和隱身技術(shù)必不可少的一部分。
在本次網(wǎng)絡(luò)研討會(huì)中，我們將介紹對(duì)雷達(dá)散射截面 (RCS) 和散射計(jì)算至關(guān)重要的核心概念，并為您介紹新應(yīng)用和新功能，以及Altair如何幫助客戶利用現(xiàn)有行業(yè)領(lǐng)先的解決方案解決具有挑戰(zhàn)性的問題。
Altair 電磁輻射危害規(guī)范性設(shè)計(jì)（7月23日 19:30-21:00）
內(nèi)容簡介：
隨著5G、車車通信、電動(dòng)汽車和物聯(lián)網(wǎng)(IoT)等新技術(shù)的發(fā)展，周圍環(huán)境中電磁輻射源的數(shù)量正逐步增多。在設(shè)計(jì)相關(guān)電子系統(tǒng)時(shí)，必須確保達(dá)到電磁輻射危害標(biāo)準(zhǔn)(例如，ICNIRP 2020)。
本次網(wǎng)絡(luò)研討會(huì)將討論電磁輻射對(duì)人員、軍械和燃料的危害，以及如何通過Altair數(shù)值場計(jì)算技術(shù)來降低這些危害，并為您介紹有關(guān)國防、汽車和電信方面的應(yīng)用案例。
展開 陣風(fēng)-C雷達(dá)散射模擬——Rafale-C radar scattering simulation
仿真中使用的RAM的電流吸收能力在8.8 GHz時(shí)約為-15 dB，在4.3 GHz時(shí)約為-15 dBsm。請(qǐng)記住，隱形飛機(jī)上使用的實(shí)際RAM的吸收額定值可能為-15至-25 dB，具體取決于實(shí)際頻率。
使用的軟件：
Rafale-C的模型是使用攪拌機(jī)軟件創(chuàng)建的，然后轉(zhuǎn)換為STL格式進(jìn)行模擬
在大多數(shù)研究中，雷達(dá)散射模擬通常使用POFACETS完成，因?yàn)樗梢栽诖蠖鄶?shù)商用計(jì)算機(jī)上運(yùn)行并提供方便的運(yùn)行時(shí)間。不幸的是，因?yàn)镻OFACETS僅依靠物理光學(xué)方法來預(yù)測目標(biāo)的RCS。因此，它無法考慮爬波返回等現(xiàn)象，從而導(dǎo)致目標(biāo)RCS值的低估。因此，該雷達(dá)散射仿真將使用Ansys HFSS完成。HFSS可以精確模擬邊緣散射，爬波，空腔返回，因此它將是我們選擇的軟件。
模特照片：
外面：
陣風(fēng)在干凈的配置
腹部/等軸測視圖
頂視圖
側(cè)視圖
正面展示
P / s：關(guān)于照片上的頭部，有幾個(gè)人向我提到陣風(fēng)鴨子沒有正二面體，證據(jù)是以下照片：
現(xiàn)在澄清并糾正記錄，在我的模型中，鴨子也沒有正二面體，而是鴨子本身指向下方，陣風(fēng)在地面上和飛行時(shí)鴨翼位置非常不同。
1 年 4 月 113 日，一架達(dá)索陣風(fēng)被分配到法國圣迪齊爾-羅賓遜空軍基地 35/4 加斯科涅戰(zhàn)斗機(jī)中隊(duì)，一架分配給猶他州希爾空軍基地第 18 戰(zhàn)斗機(jī)中隊(duì)的美國空軍 F-2021A 閃電 II 編隊(duì)在法國上空飛行。這次飛行是大西洋三叉戟21演習(xí)的一部分，該演習(xí)是一次聯(lián)合的多國演習(xí)，涉及來自美國，法國和英國的服務(wù)人員，旨在通過在有爭議的多國聯(lián)合部隊(duì)環(huán)境中進(jìn)行復(fù)雜的空中行動(dòng)，加強(qiáng)第四代和第五代整合，戰(zhàn)備和作戰(zhàn)能力。（美國空軍照片由參謀長亞歷山大·庫克拍攝）。
展開 Lumerical Zemax | 針對(duì) OLED 的聯(lián)合仿真
01 說明
此案例首先示范使用Lumerical 中STACK求解器的相關(guān)函數(shù)指令，優(yōu)化偶極子在疊層中的位置，接著計(jì)算單位立體角的功率，把仿真結(jié)果轉(zhuǎn)換成紅綠藍(lán)三色光源的能量角度分布。最后把結(jié)果轉(zhuǎn)成Zemax OpticStudio 光源格式，在Zemax OpticStudio 中視覺化任意OLED源陣列的遠(yuǎn)場結(jié)果。
02 綜述
在Lumerical 中我們會(huì)使用stackfield 函數(shù)來找偶極子最佳的位置，用stackdipole函數(shù)換算出遠(yuǎn)場光場。最后把遠(yuǎn)場光場帶入Zemax OpticStudio，可以觀察多個(gè)光源非相干的宏觀光場分布。
有些OLED結(jié)構(gòu)會(huì)使用散射結(jié)構(gòu)來增加提取效率，但由于散射結(jié)構(gòu)仿真比較耗費(fèi)仿真資源，因此建議先優(yōu)化疊層結(jié)構(gòu)之后再進(jìn)行散射相關(guān)優(yōu)化。
步驟1：確定發(fā)光層中的偶極子位置
使用stackfield函數(shù)可以獲得由平面波注入的多層堆棧內(nèi)的電場配置檔案。最佳偶極子位置是發(fā)光層區(qū)域的最大電場處，以提高自發(fā)輻射速率。
參考文獻(xiàn)[1] 中的介電堆棧幾何形狀由六層組成，折射率分別為1.5 ：2.13 ：1.87 ：1.94 ：1.75 ：0.644+5.28i，如下所示。雖然FDTD仿真和stackfield函數(shù)都可用于計(jì)算此幾何體內(nèi)的電場分布，但stackfield函數(shù)對(duì)于多層幾何形狀的效率要高得多，尤其是在需要大量仿真時(shí)。
stackfield函數(shù)的輸入包含層的折射率、厚度，以及源波長和入射角。這相當(dāng)于執(zhí)行一維模擬（一個(gè)網(wǎng)格單元沿著x軸和y軸），平面波源沿著z軸移動(dòng)。
展開 Hypermesh萌新筆記（一）
電磁仿真軟件千千萬，基本的操作流程都大同小異，無外乎以下幾個(gè)流程：建模->模型前處理->激勵(lì)和邊界的設(shè)置->求解設(shè)置->仿真結(jié)果分析。
其實(shí)呢，成熟商業(yè)電磁CAE軟件如HFSS/FEKO/CST等都具備建模和模型前處理的功能，大部分情況下使用者在針對(duì)常見的簡單目標(biāo)的輻射/散射問題仿真求解時(shí)，可直接在電磁CAE軟件上完成所有的操作。但是，在針對(duì)復(fù)雜模型的電磁仿真時(shí)，如果試圖直接在CAE軟件上完成建模和前處理工作，將會(huì)變的十分低效甚至于無法完成。此時(shí)，你需要更加專業(yè)的工具來完成這兩項(xiàng)工作：1）CAD用來復(fù)雜模型建模；2）hypermesh進(jìn)行復(fù)雜模型的前處理。
模型前處理主要包含三個(gè)部分工作：1）模型簡化，即對(duì)模型的那些基本不影響仿真結(jié)果的細(xì)節(jié)結(jié)構(gòu)進(jìn)行簡化，從而優(yōu)化網(wǎng)格性態(tài)，提高計(jì)算效率；2）缺陷修復(fù)，就是將模型導(dǎo)入過程中產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)缺陷進(jìn)行修復(fù)；3）網(wǎng)格剖分，按照計(jì)算的需要，完成模型網(wǎng)格的剖分。 這些工作均可以在hypermesh中完成。
二.如何使用hypermesh?
利用hypermesh進(jìn)行模型前處理的步驟大致可以分為4步：模型導(dǎo)入->幾何清理->網(wǎng)格剖分->導(dǎo)入FEKO，大致的操作流程可以參考下面2個(gè)框圖。
具體的操作流程可以移步B站，觀看教學(xué)視頻，此處不在贅述。
天線布局仿真hypermesh+FEKO
本文，作者僅就具體流程中的一些細(xì)節(jié)問題略作說明：
Step1:模型導(dǎo)入
模型導(dǎo)入，選擇import geometry，然后清空原模型路徑，在打開現(xiàn)模型所在文件夾進(jìn)行選擇。
展開 Altair官方2020最新培訓(xùn)系列課程上線啦！
結(jié)果后處理編輯與查看工具集介紹
課程鏈接：https://www.yqgqt.org.cn/college/video/c15081
（十三）Altair SimLab? 求解器和多物理場仿真網(wǎng)絡(luò)研討會(huì)
內(nèi)容大綱：
1. SimLab多學(xué)科仿真平臺(tái)和新功能簡介
2. SimLab中的結(jié)構(gòu)求解器和熱求解器
3. SimLab中的優(yōu)化
4.基于SimLab的載荷映射和多學(xué)科仿真
課程鏈接：https://www.yqgqt.org.cn/college/video/c15082
（十四）Altair（Feko+newFASANT）RCS仿真技術(shù)與應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)研討會(huì)
內(nèi)容大綱：
1. HyperMesh處理電磁散射模型
2. Feko電磁散射仿真新功能
3. newFASANT功能特色
4. Feko與newFASANT求解器使用方法
5. Feko與newFASANT電磁散射典型應(yīng)用
6. iSAR雷達(dá)成像功能介紹
7. 問題答疑
課程鏈接：https://www.yqgqt.org.cn/college/video/c15083
（十五）重工物料載荷和多體運(yùn)動(dòng)聯(lián)合仿真(EDEM+MotionSolve)網(wǎng)絡(luò)研討會(huì)
內(nèi)容大綱：
1.EDEM離散元介紹及在重工的應(yīng)用
2. MotionSolve介紹在重工行業(yè)的 應(yīng)用
3. EDEM+MotionSolve耦合方案及在重工物料載荷方面的應(yīng)用
4.
展開 光學(xué) | 仿真技術(shù)推動(dòng)可穿戴健康監(jiān)測設(shè)備領(lǐng)域革新
從跟蹤關(guān)鍵健康指標(biāo)到打造沉浸式醫(yī)療保健體驗(yàn)，Ansys光學(xué)產(chǎn)品系列處于行業(yè)前沿，打造領(lǐng)先解決方案，將先進(jìn)的仿真技術(shù)與真實(shí)應(yīng)用場景相結(jié)合。
Ansys光學(xué)產(chǎn)品在可穿戴設(shè)備中的重要作用
光學(xué)系統(tǒng)是許多可穿戴健康監(jiān)測設(shè)備的核心。從測量血流的光電容積描記法（PPG）傳感器到高級(jí)成像系統(tǒng)，光學(xué)設(shè)計(jì)的精度對(duì)于實(shí)現(xiàn)可靠性能至關(guān)重要。Ansys光學(xué)產(chǎn)品提供的強(qiáng)大仿真工具，可幫助工程師以卓越的精度設(shè)計(jì)，優(yōu)化并驗(yàn)證這些光學(xué)系統(tǒng)。
Ansys光學(xué)產(chǎn)品為可穿戴健康監(jiān)測設(shè)備帶來的關(guān)鍵優(yōu)勢
微型化：Ansys光學(xué)產(chǎn)品可幫助工程師設(shè)計(jì)緊湊型光學(xué)系統(tǒng)，滿足可穿戴設(shè)備流暢輕便外形的要求。
效率：通過進(jìn)行光傳播、光散射和光吸收仿真，工程師可優(yōu)化光學(xué)傳感器的能效，從而可延長電池使用壽命。
準(zhǔn)確度：使用先進(jìn)的光線追跡和波動(dòng)光學(xué)仿真，Ansys可確保可穿戴設(shè)備能夠在不同條件下提供精確可靠的測量結(jié)果。
熱管理：光學(xué)系統(tǒng)通常會(huì)產(chǎn)生熱量，而這會(huì)影響性能和用戶舒適度。Ansys的多物理場仿真功能可助力應(yīng)對(duì)熱挑戰(zhàn)，確保實(shí)現(xiàn)最佳功能。
橋接可穿戴健康監(jiān)控設(shè)備與AR/VR
可穿戴健康監(jiān)測設(shè)備與AR/VR技術(shù)的融合，為醫(yī)療保健和健康領(lǐng)域帶來了突破性的發(fā)展?jié)摿ΑＯ胂笠幌乱韵虑榫埃航∩碜粉櫰鞑粌H能監(jiān)控您的重要器官，而且還能將個(gè)性化的鍛煉指導(dǎo)投射到AR眼鏡中；還有沉浸式康復(fù)計(jì)劃的VR應(yīng)用，這些應(yīng)用是針對(duì)可穿戴設(shè)備收集的實(shí)時(shí)生物識(shí)別數(shù)據(jù)而為您量身定制的。
Ansys光學(xué)產(chǎn)品在實(shí)現(xiàn)這些可能性的過程中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。例如，AR/VR系統(tǒng)依靠鏡頭和反射鏡等傳統(tǒng)光學(xué)組件，以及全息光學(xué)單元（HOE）和超表面等組件來提供無縫視覺效果。
展開 
如何利用邊界元方法進(jìn)行聲學(xué)建模
此外，邊界元接口還可以進(jìn)行散射場仿真，也就是說它能夠處理散射問題（見下圖）。借助新的邊界元法，用戶能夠求解以前不支持的問題類型，下文將進(jìn)行詳述。
球形散射體的經(jīng)典 BEM 基準(zhǔn)模型，圖片比較了模型結(jié)果與解析解。上圖顯示 500 Hz 頻率下兩個(gè)截面的聲壓級(jí)，下方的對(duì)比圖顯示了 1400 Hz 頻率下的散射場。圖片來自球形散射體：BEM 基準(zhǔn)教學(xué)模型。
將基于 BEM 和 FEM 的接口相互耦合是軟件的一項(xiàng)重要功能。例如，利用聲-結(jié)構(gòu)邊界 多物理場耦合將聲學(xué) BEM 接口與基于 FEM 的振動(dòng)結(jié)構(gòu)相互耦合；通過聲學(xué) BEM-FEM 邊界 多物理場耦合使 BEM 和 FEM 聲學(xué)域相結(jié)合。
出色的靈活性使得用戶可將 BEM 和 FEM 應(yīng)用到最合適的場景中，而且與 COMSOL Multiphysics 的所有其他物理場耦合一樣，所有操作均在一個(gè)用戶界面中完成。舉例來說，F(xiàn)EM 可以添加更通用的材料屬性，因此適合模擬振動(dòng)結(jié)構(gòu)的內(nèi)部域，比如封閉的空氣域；外部域則使用 BEM，因?yàn)樗m合對(duì)大型域和無限域建模。下圖中的揚(yáng)聲器模型采用了兩種方法。
揚(yáng)聲器多物理場模型的 COMSOL Multiphysics 用戶界面，模型包含 BEM 和 FEM 聲學(xué)以及 固體力學(xué)和 殼接口。物理場被耦合到內(nèi)置的多物理場耦合中。圖片來自振動(dòng)聲學(xué)揚(yáng)聲器仿真：基于混合 BEM-FEM 法的多物理場教學(xué)模型。
利用邊界元法，我們只需對(duì)鄰近建模域的表面劃分網(wǎng)格。這意味著不需要對(duì)大型體積進(jìn)行網(wǎng)格劃分（有限元法則不然），因此基于 BEM 的接口尤其適用于涉及輻射和散射，且擁有詳細(xì) CAD 幾何的模型。該接口還提供了內(nèi)置條件，供用戶設(shè)置無限硬聲場邊界（壁）或無限軟聲場邊界。這些邊界條件對(duì)建模十分有利，例如在水下聲學(xué)問題中，無限軟聲場邊界可用于模擬海洋表面。
展開 水下聲輻射機(jī)理與仿真分析
4.3 聲散射噪聲計(jì)算
艦船的聲散射噪聲仿真重點(diǎn)在于聲源獲取和散射體建模。流體水動(dòng)力獲得聲源的方法在前面導(dǎo)管槳算例中已經(jīng)有介紹，在這里要特別提的是，如何將其等效成簡單的聲源，當(dāng)然如果不考慮計(jì)算能耗仍然可以采用艦船流體繞流噪聲仿真的方法。散射體模型除了結(jié)構(gòu)外表面輪廓外，還有就是需要設(shè)定聲邊界，即穩(wěn)態(tài)聲場的邊界條件三類邊界條件：Dirichlet邊界條件(給定聲壓)，Neumann邊界條件(給定，為法向單位矢量)或Robin邊界條件(給定聲學(xué)阻抗，其中，和為給定的參數(shù))，例如剛性邊界為Neumann邊界條件=0。
4.4 流激勵(lì)結(jié)構(gòu)振動(dòng)輻射聲仿真
從多物理場仿真的角度來說，艦船的流激勵(lì)結(jié)構(gòu)振動(dòng)輻射聲仿真只是將振動(dòng)輻射聲中的激勵(lì)力換成由流場CFD獲得的脈動(dòng)力，而且該脈動(dòng)力具有遷移性特征。本文中的脈動(dòng)力通過時(shí)域激勵(lì)力互功率譜來表征該激勵(lì)力特性。結(jié)構(gòu)振動(dòng)仿真在前面章節(jié)中已經(jīng)講過了，就是利用結(jié)構(gòu)有限元軟件進(jìn)行干模態(tài)計(jì)算，并導(dǎo)入聲學(xué)軟件Simcenter中，采用邊界元將結(jié)構(gòu)干模態(tài)與聲場進(jìn)行耦合計(jì)算獲得結(jié)構(gòu)的濕模態(tài)。聲輻射計(jì)算在輻射表面振動(dòng)信息已知的情況下，就是通過聲學(xué)邊界元或有限元來進(jìn)行求解。
4.5 其他全頻段噪聲仿真
經(jīng)過對(duì)推進(jìn)器噪聲的產(chǎn)生機(jī)理進(jìn)行梳理之后，結(jié)合工程實(shí)際我們不難發(fā)現(xiàn)，唱音和空化噪聲的聲仿真幾乎是無法精確實(shí)現(xiàn)的。而其它的噪聲機(jī)理都可以用前面章節(jié)中介紹的方法來進(jìn)行仿真。
唱音的仿真難點(diǎn)在于很難定義入流邊界，而且與結(jié)構(gòu)的制造工藝有關(guān)（同一型號(hào)的槳，工況一致，其中就有一兩條槳發(fā)生唱音）。然而，通過對(duì)流場仿真和槳葉結(jié)構(gòu)仿真以及唱音的機(jī)理分析可以有效地預(yù)防唱音的發(fā)生。
展開 光學(xué)相干斷層掃描的上皮散射自發(fā)熒光強(qiáng)度校正——一個(gè)模型的研究
熒光載玻片由一個(gè)散射介質(zhì)模擬，對(duì)于每個(gè)具有425nm–490nm波長范圍的入射光子，通過散射介質(zhì)的“平均自由程”后，散射介質(zhì)會(huì)在隨機(jī)方向重新發(fā)射一個(gè)550nm的光線。使用數(shù)量巨大的光線，重新發(fā)射光子的隨機(jī)方向模仿由點(diǎn)光源產(chǎn)生的球面波，等價(jià)于熒光輻射。平均自由程決定了入射光滲透到載玻片內(nèi)部的深度。Intralipid膜由具有各向異性（g）和散射系數(shù)（(μs）的Henyey-Greenstein體散射模型來模擬。
圖3.包含一個(gè)熒光載玻片、一個(gè)Intralipid膜、一個(gè)1英寸透鏡、一個(gè)激光光源和一個(gè)探測器的光線光學(xué)仿真裝置。
4.結(jié)果和討論
圖4（a）比較了10% Intralipid實(shí)驗(yàn)結(jié)果和光線光學(xué)的仿真結(jié)果。Intralipid模型仿真需要散射參數(shù)（g, μs）。散射系數(shù)7-19的理論計(jì)算和實(shí)驗(yàn)測量在許多論文中已經(jīng)提出。然而，文獻(xiàn)中報(bào)道的g和μs的值是變化的。我們使用在引用最多的文章中提出的數(shù)值來運(yùn)行仿真，也就是van Staveren, et al8、Michels, et al17和Flock, et al19。在實(shí)驗(yàn)和仿真的情況下，所有的AF信號(hào)都?xì)w一化沒有Intralipid膜的AF數(shù)值，來隔離Intralipid膜對(duì)AF信號(hào)的影響。使用由Flock, et al19給出的Intralipid散射參數(shù)，我們實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示出與仿真結(jié)果幾乎完美的匹配。然而，使用van Staveren, et al8和Michels, et al17提出的散射參數(shù)，比我們實(shí)驗(yàn)測量建議產(chǎn)生了更多的AF損耗。
圖4.
展開 