空間-時間聚焦技術的案例
從“雙耳時間差”到“元宇宙”：聽覺如何塑造空間感？
無論是在交通安全導航，還是在游戲、家庭影院中營造逼真聲場，聲音的空間屬性都至關重要。
我們如何定位聲音？
首先，聽覺系統會利用雙耳時間差（圖1a）。
正前方或正后方傳來的聲音會同時到達雙耳。但如果聲源偏左或偏右，聲音就會先后到達兩只耳朵，產生微小的時間差。從另一個角度看，雙耳接收到的其實是同一聲音的不同相位。
兩耳時差 圖1a：當聲音來自前方，雙耳時間差為零（左）。當聲音來自側面，頭的尺寸約為20厘米，聲速為340米/秒，最大時差為0.58毫秒（右）
在低頻情況下，我們的大腦能很好地解析相位差。但頻率升高后，波長可能短于頭部尺寸，導致雙耳接收到的相位出現混淆，甚至出現“虛假匹配”（圖1b）。
兩耳相位差 圖1b：通常耳朵會感測到相位差（左），根據頻率和入射角度，它們可以檢測到虛假相位匹配（右）。
幸運的是，我們還有第二條線索：頭部遮擋效應。
當聲音從側面傳來，頭部會在另一側形成“聲影區”。頻率越高，遮擋效果越明顯。低頻聲音波長較長，能繞過頭部，雙耳聽到的聲音強度相近；而高頻聲音波長較短，會被頭部阻擋，導致遠離聲源的那只耳朵聽到的聲音變弱。
此外，耳廓的形狀也會提供重要的頻譜線索。
耳廓不僅會阻擋非正前方的高頻聲，其復雜結構還會對聲音進行反射和濾波，增強或減弱某些頻率。你可以試著轉動頭部感受一下：當偏離聲源時，高頻會略微減弱——這種細微變化平時不易察覺，卻是定位聲源的重要依據。
雙耳聲記錄和重放
我們通常需要雙耳才能獲得真實的空間聽感，因為左右耳的聽覺差異是定位聲源最強的線索。
展開 如何在ANSYS WORKBNCH中施加一個同時隨時間和空間變化的載荷
如何在ANSYS WORKBNCH中施加一個同時隨時間和空間變化的載荷
注：本文轉自宋博士的博客
如何在ANSYS WORKBENCH中施加一個同時隨時間和空間變化的載荷？
例如對一個長為1米，截面是50mm*50mm的梁，施加一個隨時間和軸線坐標X變化的載荷
其變化規律是
這里的x是從左端點開始的桿件上各點的X坐標
而t是時間。
因此這是一個 瞬態動力學問題。要求在此載荷規律作用下梁的變形。
下面是用ANSYS WORKBENCH計算該問題的過程。
（1）打開ANSYS WORKBENCH14.5。
（2）創建瞬態動力學項目示意圖。
（3）創建幾何模型。
雙擊geometry,打開DM,在其中創建一個長1米，截面是50mm*50mm的長方體。
其細節視圖的設置是
然后退出DS.
（4）創建局部坐標系。
雙擊Model，進入到mechanical中，并把長度單位切換成米，角度單位切換成radian.然后添加一個局部坐標系，把該坐標系的坐標原點定位在長方體的上表面的左邊一個頂點上。
該坐標系用于對后面施加的載荷提供坐標系，以確定方程中的X是從哪里開始定義的。
（5）劃分網格。
設置單元尺寸為25mm,劃分網格如下
（6）設置載荷步。
對于分析設置進行如下定義
即計算1秒，而只有1個載荷步，該載荷步被均分為10個載荷子步。
（7）固定左端面。
選擇左邊的端面進行固定。
（8）施加隨時間和空間變化的分布載荷。
選擇上表面，施加分布載荷。在其細節視圖的magnitude中首先選擇function.說明要用函數進行定義
然后在magnitude中輸入表達式如下
注意到此時的坐標系統切換成了上面定義的坐標系。
展開 COMSOL 中空間與時間積分的方法介紹附COMSOL Multiphysics工程實踐與理論仿真
利用派生值求積分
積分的一般形式如下：
其中， 是時間間隔、 是一個空間域，而 則是因變量 的任意一個表達式。表達式可以包括相對空間與時間的派生值，或任何其他派生值。
通過功能區（在非 Windows? 操作系統中則為‘模型開發器’）‘結果’部分的“派生值”，可以最便捷地訪問積分選項。
如何將體、面或線積分增加作為派生值。
您可以通過選定對應的數據集來引用任何可用的解。表達式框為被積函數，并支持因變量或派生變量。在瞬態仿真中，會計算每一個時間步長的空間積分。或者，設定窗口提供了‘數據系列操作’，可在此為時域選擇積分選項。這將得到空間和時間的積分。
面積分設定示例，并通過‘數據系列操作’增加了額外的時間積分。
平均是另一個與積分相關的派生值。它等于積分結果除以所考察域的體積、面積或長度。平均中的‘數據系列操作’還可以將結果除以時間范圍。派生值非常有用，但由于它們僅能用于后處理，所以無法處理所有的積分類型；因此 COMSOL還提供了更加強大和靈活的積分工具。我們將通過下方的模型示例演示這些方法。
傳熱示例模型中的空間和時間積分
我們將介紹一個簡單的傳熱模型，即 (x, y) 二維平面內的單位正方形鋁。上側和右側固定為室溫 (293.15 K)，左側和下側規定有 的‘廣義流入熱通量’。下圖顯示了 100s 后的穩態解和瞬態解。
穩態解，點擊圖片放大。100s 后的瞬態解，點擊圖片放大。
利用組件耦合算子求空間積分
舉例來說，當一個表達式中綜合了幾個積分，或在計算中需要積分，或需要一組路徑積分時，就需要組件耦合算子。可以在對應組件的定義部分中定義組件耦合算子。在這個階段，我們尚未計算這些算子，只是確定了它們的名稱和對象選擇。
如何增加組件耦合算子方便后續使用。
展開 如何建立運動學方程，三維空間XYZ關于時間的函數關系，有償請教
如何建立運動學方程，三維空間XYZ關于時間的函數關系，有償請教
材料性能例如：彈性模量，隨坐標或時間或空間變化系列1-相變、潛熱、材料成分變化 ￥299
<p>材料的彈性模量有時候隨坐標是變化的，例如梯度涂層等，這個時候就需要借助子程序來實現了，下面是成功的模型結果</p><p><img src="https://img.jishulink.com/upload/201805/1526905570330_blob.png" alt="blob.png" height="266" width="673"></p><p><img src="https://img.jishulink.com/upload/201805/1526905796063_blob.png" alt="blob.png" height="336" width="335">模量隨y坐標變化的模型的狀態變量</p><p>無梯度代表著均勻模量模型，有梯度代表模量從下到上隨y坐標變化（如果想讓它隨x坐標也變化，可以修改程序，很簡單）</p><p><img src="https://img.jishulink.com/upload/201805/1526905703702_blob.png" alt="blob.png"></p><p>模量隨y坐標成拋物線變化，底端固定，上面施加拉伸載荷</p><p>結果分析：</p><p>1 狀態變量值的大小代表了模量的大小（程序中設置E與狀態變量是線性關系），從狀態變量的云圖結果可以看出，底端模量最小，SDV2值最小，隨著y增加，開始增加很慢，然后增加速率增大，頂端的SDV2值最大，由此可知，模量隨y拋物線變化程序是沒有問題的；</p><p>2 從y反向的彈性應變也可以看出：對于均勻的彈性模量模型，因為總體模量都是200GPa，所以相同的拉伸載荷之后，y方向的彈性應變更大，這也印證了程序的正確性；</p><p>以下打包文件中包含源程序和例子：</p><p><img src="https://img.jishulink.com/upload
展開 材料性能例如：彈性模量，隨坐標或時間或空間變化系列2-相變、潛熱、材料成分變化
<p><img src="https://img.jishulink.com/upload/201805/1526958274444_blob.png" alt="blob.png"></p><p>本文是緊接上個帖子的內容，對usdfld子程序采用了另外一種編寫方法，并且對應力和應變的結果進行了對</p><p>比，兩者結果完全一致，這表明兩種不同的編寫方法都是正確的，而且達到了非常一致的結果，本貼的內容將為模量隨坐標的模擬提供另一種新的思路，具有很重要的指導意義。</p><p>ABAQUS斷裂模擬收徒 ，保證快速學會各種ABAQUS斷裂模擬方法 1200/人（將享有各種插件以及程序，價值3000+、專門定制視頻、全程親自教學、各種模型調試及解答問題等等，傾囊相教）</p>
展開 材料性能例如：彈性模量，隨坐標或時間或空間變化系列3（圓柱坐標系）-相變、潛熱、材料成分變化
<p>有的時候我們需要材料模量隨坐標變化來形成梯度變化的材料，前面已經介紹了材料的模量在總體坐標系（直角坐標系）下隨xy坐標的變化，但是在某些特殊情況下，我們需要材料環向均勻，徑向漸變，這在很多工程研究中都是常見的，下面我們仍然借助之前的子程序，改變編寫過程，實現模量在圓柱坐標系下的改變，下面給出例子。</p><div contenteditable="false" width="100%"><img src="https://img.jishulink.com/upload/201806/1528006192252_1.jpg" title="1.jpg" alt="1.jpg" style="max-width:760px;" data-mobile-src="https://img.jishulink.com/upload/201806/1528006192252_1.jpg?image_process=/format,webp" data-pc-src="https://img.jishulink.com/upload/201806/1528006192252_1.jpg?image_process=/format,webp" data-initial-src="https://img.jishulink.com/upload/201806/1528006192252_1.jpg">
</div><div contenteditable="false" width="100%"><img src="https://img.jishulink.com/upload/201806/1528006164041_2.jpg" title="2.jpg" alt="2.jpg" style="max-width:760px;" data-mobile-src="https:/
展開 天線年會 | Ansys專場技術研討會：聚焦HFSS底層技術與應用
希望本次年會也獲得大家一如既往的支持，通過知識分享與技術探討的同時，打開更多的合作空間。
技術革新與演進方向
從當前的技術發展來看，已經進入一個高科技蓬勃發展的新時代。
代表人類科技高峰的新科技日新月異，如5G、自動駕駛、芯片等，而與這些科技密切相關的核心學科之一就是電磁場與電磁波，天線就是電磁場與電磁波的核心方向。所以，聚焦在天線與天線相關問題領域，將簡要列舉幾個代表性的仿真技術革新與演進方向，與大家一起管中窺豹，略見一斑吧。
01
陣列技術的廣泛應用
5G的發展，在民用領域將相控陣技術推到聚光燈下，成為眾多天線技術的C位主角。
展開 聚焦航發核心需求！國產流體仿真技術為中國航空推進技術大會添彩
2025 年第十三屆中國航空推進技術大會于近日開幕，大會匯聚了國內外頂尖科研機構、整機制造商、核心零部件企業及行業專家，共同探討航空推進技術的前沿趨勢與未來方向。積鼎科技攜航空發動機流體仿真解決方案精彩亮相，憑借在霧化燃燒、壓氣機多工況模擬、流固熱耦合、機械潤滑等核心領域的技術突破與實踐成果，吸引了眾多航發領域核心用戶的關注。
航空發動機被譽為 “工業皇冠上的明珠”，其內部涉及燃燒、傳熱、氣動等復雜且耦合的物理過程，對設計精度、性能穩定性及可靠性有著極致要求。傳統依賴實體試驗的研發模式，不僅成本高昂、周期漫長，還難以深入洞察發動機內部流場細節，制約了技術創新效率。積鼎科技深耕CFD領域多年，自主研發的流體仿真軟件VirtualFlow和CFDPro，為航發研發提供從設計優化、性能驗證到故障預判的全面技術支撐。
大涵道比民用航發
聚焦燃燒室痛點，高精度霧化燃燒仿真引領技術突破
燃燒室作為航空發動機的 “心臟”，其霧化燃燒效率直接決定發動機的推力、燃油經濟性與排放水平。積鼎科技針對燃燒室研發中的霧化效果差、燃燒不穩定、壁溫控制難等痛點，打造了高精度、全流程的霧化燃燒仿真解決方案。
編輯
跳轉
高精度橫風霧化
VirtualFlow 軟件融合了多種先進數值方法，實現了從噴嘴內流場到燃燒室內點火、燃燒全過程的精準模擬。
展開 科技聚焦反無人機技術
然而，4個聯邦機構（國防部、能源部、司法部和國土安全部）已獲授權在某些情況下部署反無人機技術，例如保護敏感的政府設施，包括國內軍事基地和監獄，或提供體育錦標賽期間的安全。
如何工作？反無人機技術通常分為兩類：探測和緩解風險。探測技術包括跟蹤熱特征的紅外設備、掃描控制信號的射頻系統以及識別UAS馬達產生的獨特聲音的聲學方法。根據巴德學院2019年的一份報告，射頻和雷達系統是最常見的探測技術。
緩解技術可以擊退或攔截未經授權的 UAS。例如，干擾信號能干擾或中斷UAS與其操作員之間的通信連接，從而觸發 UAS 著陸或返回其操作員那里。根據巴德學院的報告，干擾是最常見的緩解技術。其它緩解技術包括可以使用定向能或動能（如激光或射彈）來使UAS失能或被摧毀。然而，動力學方法可能存在問題，因為墜落或爆炸的UAS可能會導致意外損傷。
成熟度如何？盡管國防部至少從 2014 年開始在國外使用反無人機技術，但它在國內的使用受到限制。最近4年，授權機構在國內部署了一些反無人機技術。然而，其中一些技術在探測和跟蹤小型UAS（小于25千克）方面的能力有限。此外，只有少數技術能成功地干擾UAS或使之失能，而其中許多只能在300米或更短的距離內有效。
為了應對UAS風險，美國聯邦航空局（FAA）（已 獲授權進行有限的測試活動）和一些授權機構正在繼續測試、評估和開發一體化反UAS平臺。這些平臺所擁有的能力旨在應對特定的風險環境。例如，強大的遠程信號干擾器可能有效緩解農村地區的UAS風險，例如在國內一些軍事基地附近，但如果在城市或機場附近使用，采用同樣的技術也可能破壞合法和重要的通信。
UAS技術不斷進步，變得更容易為公眾所用。例如，UAS變得更小、更具機動性，使得探測和緩解風險更具挑戰性。
展開 科技聚焦反無人機技術
然而，4個聯邦機構（國防部、能源部、司法部和國土安全部）已獲授權在某些情況下部署反無人機技術，例如保護敏感的政府設施，包括國內軍事基地和監獄，或提供體育錦標賽期間的安全。
如何工作？反無人機技術通常分為兩類：探測和緩解風險。探測技術包括跟蹤熱特征的紅外設備、掃描控制信號的射頻系統以及識別UAS馬達產生的獨特聲音的聲學方法。根據巴德學院2019年的一份報告，射頻和雷達系統是最常見的探測技術。
緩解技術可以擊退或攔截未經授權的 UAS。例如，干擾信號能干擾或中斷UAS與其操作員之間的通信連接，從而觸發 UAS 著陸或返回其操作員那里。根據巴德學院的報告，干擾是最常見的緩解技術。其它緩解技術包括可以使用定向能或動能（如激光或射彈）來使UAS失能或被摧毀。然而，動力學方法可能存在問題，因為墜落或爆炸的UAS可能會導致意外損傷。
成熟度如何？盡管國防部至少從 2014 年開始在國外使用反無人機技術，但它在國內的使用受到限制。最近4年，授權機構在國內部署了一些反無人機技術。然而，其中一些技術在探測和跟蹤小型UAS（小于25千克）方面的能力有限。此外，只有少數技術能成功地干擾UAS或使之失能，而其中許多只能在300米或更短的距離內有效。
為了應對UAS風險，美國聯邦航空局（FAA）（已 獲授權進行有限的測試活動）和一些授權機構正在繼續測試、評估和開發一體化反UAS平臺。這些平臺所擁有的能力旨在應對特定的風險環境。例如，強大的遠程信號干擾器可能有效緩解農村地區的UAS風險，例如在國內一些軍事基地附近，但如果在城市或機場附近使用，采用同樣的技術也可能破壞合法和重要的通信。
UAS技術不斷進步，變得更容易為公眾所用。例如，UAS變得更小、更具機動性，使得探測和緩解風險更具挑戰性。
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聚焦數字化浪潮下的仿真技術｜第四屆中國仿真技術應用大會成功舉辦
當今世界新一輪科技革命和產業變革正在重構全球創新版圖、重塑全球經濟結構，仿真技術作為基礎共用技術，是推動變革的重要驅動力。12月24日—25日，CCSAT2022 第四屆中國仿真技術應用大會成功舉辦。大會圍繞仿真技術前沿動向交流，仿真技術優秀解決方案研討，搭建仿真領域產學研用融合的高質量平臺，助力中國制造業轉型升級，賦能企業數字化進程。
本屆大會共設置主論壇及工業仿真軟件研發與產業應用、數字孿生與數字工程、基于模型系統工程與仿真技術、汽車交通、智能制造、能源化工、復合材料、元宇宙等8個專題分論壇。圍繞“數字化浪潮下的仿真技術”這一主題，近百位專家分享了他們最新的科研成果和學術觀點。大會全程采用線上直播形式進行，同步在小鵝通、科研云、B站等平臺直播，來自國內科研院所、企業、高校的科技工作者、企業負責人1萬余人次在線觀看和參加了此次會議。
本屆大會由中國工業合作協會主辦，中國工業合作協會仿真技術產業分會、中國仿真學會制造系統仿真專業委員會、北京華汽工程技術研究院承辦，亞洲仿真聯盟、中國航空學會結構與強度分會、中國機械工程學會工業設計分會、中國計算機用戶協會虛擬現實分會、中國汽車工程學會汽車安全技術分會協辦。
展開 空間技術發展面臨的問題
空間技術包括了如此多的學科和技術，復雜的程度幾乎可以說是史無前例的。所以，空間技術發展過程中不可避免的遇到了各種問題，將來也必然要遇到更多的問題。我認為這些問題大致可以總結為兩個方面，一方面為技術上的問題，另一方面是非技術方面的問題，包括與政治、經濟、軍事的聯系和影響，以及對于倫理，哲學的影響。
對于技術方面的探討一直是十分專業的。在世界空間技術發展過程中，首先遇到的是火箭發動機和動力的問題，時至今日火箭發動機的發展也不是那么盡如人意，還是顯得太過笨重了，效率很低。幾十噸甚至上百噸的火箭，有效載荷卻只有幾噸，都是由于發動機和燃料的品質決定的。雖然如今的火箭能夠把人送入太空，但是目前的火箭發動機遠遠不能滿足人類的需求。但是發動機的更新換代是需要很長的時間的，需要很多技術做基礎，所以我認為，尋求新型的火箭發動機是空間技術突破的關鍵之處。
航空航天事業另一個制約空間技術發展的是材料。在過去空間技術發展過程中，各種新型材料為航空航天做出了很大的(網學)貢獻。但是，這卻導致了空間技術對于材料科學有很大的依賴性，導致目前材料成為了束縛空間技術發展的方面。空間技術的發展對材料科學提出了更高的要求，新型的材料必須滿足未來飛行器的要求，大致為四個特征：更強，更剛，更耐熱，更輕，也就是比強度高，比模量高，還要耐高溫。甚至某些材料還要有自適應智能控制功能。
由于大部分的航天器是無人操縱的，這就要求航天器的電子系統要更加可靠，能處理更多的突發情況，也就是人工智能的要求。由于距離地面更遠了，對于通訊系統的要求也更高了。要保持系統的正常運轉，并能夠充分的可控，對于電子系統的要求要遠高于地球表面的各種系統，要保證很高的可靠性和盡可能長的壽命，這也是對于電子技術的考驗。
展開 蒸鍍技術是OLED主流，仍有革新空間
印刷OLED技術和傳統的AMOLED蒸鍍技術相比，印刷OLED技術存在以下幾個優點：
一不遜于統的AMOLED蒸鍍技術的顯示效果。現階段通過加入隔斷層的方式，印刷OLED已經實現了400 PPI AMOLED 的demo。隨著技術的進一步進步，印刷OLED理論上可以實現500 PPI左右AMOLED器件的制作。該分辨率已經達到現有中小尺寸顯示屏幕運用場景的需要。和現有蒸鍍的AMOLED Pentile像素排列不同，加入隔斷層的印刷OLED器件中每個像素內都擁有獨立的RGB三色子像素。這代表了在同樣的白光顯示場景下，用印刷OLED制作的器件其能耗更低的同時使用壽命會略長于蒸鍍的器件。
二更低的生產成本。和傳統的AMOLED蒸鍍技術相比，印刷OLED技術在設備和耗材上的成本控制更優。理論上印刷打印機的價格低于Cannon Tokki蒸鍍機的價格。同時打印時只需要Photo mask制作一個儲墨Bank層，而不需要大量的FMM，同時材料利用率可以提高至90%～95%。如果印刷OLED能達到傳統AMOLED蒸鍍技術的良率的話，印刷AMOLED的產品更有成本優勢。
三更低的技術壁壘和彎道超車的機會。雖然在政策的支持下，各個面板廠商在AMOLED行業內展開了積極的布局且取得了不錯的成績。但是和行業領頭者相比， 國內面板廠商在技術實力和上下游原材料控制等方面還存在不少的差距。
行業領導者在設備和材料上提前布局并設下壁壘，這無疑增加了中國廠商在AMOLED市場競爭的難度。相對于韓國廠商在傳統AMOLED蒸鍍技術長期的浸染不同，印刷OLED相對而言還是一個新興的領域。其上下游原材料供應、器件結構和像素布局等方面都存在很大的機會空間和較低的進入壁壘。
展開 通過仿真分析高強度超聲聚焦技術在生物組織中的傳播
高強度超聲聚焦（High-intensity focused ultrasound，HIFU）是一種用于生物醫學領域的非侵入性技術，包括手術、癌癥治療和沖擊波碎石術。當施加高強度聚焦超聲時，超聲波在焦點上耗散實現組織凝結和消融。我們可以通過仿真進一步分析該技術的聲學特性和非線性性質。
用于醫療的超聲聚焦
超聲聚焦是一種在臨床應用中廣泛使用的技術，它聚焦身體的特定區域，并能防止損害周圍健康組織的風險。高強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。這種技術使用較低的頻率，減少了其他治療方法中常見的副作用。
高強度超聲聚焦使用帶有聚焦透鏡的超聲波換能器，其發射的信號可以在聚焦區內達到較高的強度水平。當信號達到高幅值時，非線性效應變得明顯并產生高次諧波。使用 COMSOL Multiphysics? 軟件和聲學模塊，我們可以對高強度聚焦超聲通過耗散介質的非線性傳播進行建模。
在焦點區域內模擬超聲波信號
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）的球面透鏡發出一個五個周期聲波脈沖，聚焦在位于組織中的焦點 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。當信號傳播時，振幅足以產生高階諧波，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的傳播時間：
其中，c 是聲速，d 是相應材料中的傳播距離。
使用 COMSOL Multiphysics 5.6 版提供的非線性壓力聲學，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方程組。
展開 