ansys超聲傳播仿真的案例
通過仿真分析高強(qiáng)度超聲聚焦技術(shù)在生物組織中的傳播
高強(qiáng)度超聲聚焦（High-intensity focused ultrasound，HIFU）是一種用于生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的非侵入性技術(shù)，包括手術(shù)、癌癥治療和沖擊波碎石術(shù)。當(dāng)施加高強(qiáng)度聚焦超聲時，超聲波在焦點(diǎn)上耗散實(shí)現(xiàn)組織凝結(jié)和消融。我們可以通過仿真進(jìn)一步分析該技術(shù)的聲學(xué)特性和非線性性質(zhì)。
用于醫(yī)療的超聲聚焦
超聲聚焦是一種在臨床應(yīng)用中廣泛使用的技術(shù)，它聚焦身體的特定區(qū)域，并能防止損害周圍健康組織的風(fēng)險。高強(qiáng)度聚焦超聲與超聲成像類似，但它是一種侵入性較小的技術(shù)。這種技術(shù)使用較低的頻率，減少了其他治療方法中常見的副作用。
高強(qiáng)度超聲聚焦使用帶有聚焦透鏡的超聲波換能器，其發(fā)射的信號可以在聚焦區(qū)內(nèi)達(dá)到較高的強(qiáng)度水平。當(dāng)信號達(dá)到高幅值時，非線性效應(yīng)變得明顯并產(chǎn)生高次諧波。使用 COMSOL Multiphysics? 軟件和聲學(xué)模塊，我們可以對高強(qiáng)度聚焦超聲通過耗散介質(zhì)的非線性傳播進(jìn)行建模。
在焦點(diǎn)區(qū)域內(nèi)模擬超聲波信號
本教程模型中使用的換能器外殼和鏡頭被假定為剛性的。半徑為（r）和孔徑為（a）的球面透鏡發(fā)出一個五個周期聲波脈沖，聚焦在位于組織中的焦點(diǎn) F。信號的振幅為 0.1MPa，中心頻率為 1MHz，在傳播過程中只會涉及有限的部分域。當(dāng)信號傳播時，振幅足以產(chǎn)生高階諧波，但不足以形成激波，這意味著不需要能夠捕獲激波的功能。
二維軸對稱幾何模型的圖解。
我們可以使用以下公式計算從信號到焦點(diǎn)的傳播時間：
其中，c 是聲速，d 是相應(yīng)材料中的傳播距離。
使用 COMSOL Multiphysics 5.6 版提供的非線性壓力聲學(xué)，時域顯式 接口，我們可以模擬流體中的有限幅值高聲壓級非線性波。在本教程中，該接口使用間斷伽遼金有限元法(dG-FEM)，以雙曲守恒律的形式求解非線性聲學(xué)方程組。
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