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COMSOL多物理場(chǎng)仿真軟件以高效的計(jì)算性能和杰出的多場(chǎng)耦合分析能力實(shí)現(xiàn)了精確的數(shù)值 仿真，已被廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域的科學(xué)研究以及工程計(jì)算，為工程界和科學(xué)界解決了復(fù)雜的多物 理場(chǎng)建模問(wèn)題。COMSOL內(nèi)嵌的聲學(xué)模塊可以方便地進(jìn)行多孔聲學(xué)和粘熱聲學(xué)的模擬仿真。軟件數(shù) 值計(jì)算得到的云圖，可以將聲壓、速度、聲強(qiáng)以及聲能耗散等結(jié)果可視化，十分有利于學(xué)生對(duì)聲 學(xué)的學(xué)習(xí)和理解。

研究背景： 從聲學(xué)超材料出現(xiàn)到薄膜型和薄板型聲學(xué)超材料局域共振隔聲機(jī)理的廣泛研究，其負(fù)等效質(zhì)量和負(fù)等效密度特性打破了傳統(tǒng)吸隔聲材料質(zhì)量定律的限制，為低頻吸隔聲提供了新途徑。由吸聲系數(shù)理論模型可知，薄膜型結(jié)構(gòu)的吸聲性能與振型模態(tài)、相對(duì)聲阻抗率有關(guān)。對(duì)有無(wú)附加質(zhì)量塊的薄膜型結(jié)構(gòu)進(jìn)行預(yù)應(yīng)力模態(tài)分析，探討振型模態(tài)與吸聲系數(shù)曲線的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

基于完全耦合的聲學(xué)熱力學(xué)方程和理論阻抗分析的模擬被用于揭示基礎(chǔ)物理和聲學(xué)性能，顯示出極好的一致性。 圖1.傳統(tǒng)微穿孔板與聲學(xué)超表面的結(jié)構(gòu)示意圖 圖2.論文中阻抗分析和數(shù)值模擬的吸聲系數(shù)曲線數(shù)值模擬：在comsol中利用熱黏性聲學(xué)接口對(duì)聲學(xué)超材料的聲學(xué)特性進(jìn)行仿真分析。建立的幾何模型如下所示。

研究?jī)?nèi)容：基于目前學(xué)者所設(shè)計(jì)的超材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)了一種薄膜型聲學(xué)超材料的單元模型，支撐框架、彈性薄膜和空心質(zhì)量塊。支撐框架是固定并張緊薄膜類似彈簧的作用。圖1.薄膜型聲學(xué)超材料的結(jié)構(gòu)示意圖技術(shù)路線：在comsol中對(duì)薄膜聲學(xué)超材料低頻降噪進(jìn)行仿真分析。

薄膜型聲學(xué)超表面的結(jié)構(gòu)示意圖技術(shù)路線：在COMSOL軟件中對(duì)薄膜型聲學(xué)超表面的隔聲特性進(jìn)行仿真分析。首先建立有限元仿真幾何模型，然后設(shè)置變量和定義材料屬性，建立圓柱形空氣域，對(duì)入射口出射口積分，計(jì)算入射、出射聲功率。設(shè)置薄膜的預(yù)應(yīng)力，模型框架設(shè)置邊界固定條件，并劃分自由四面體網(wǎng)格。在采用壓力聲學(xué)頻域和固體力學(xué)兩個(gè)物理場(chǎng)接口。

因此， 可以很好的定義穩(wěn)態(tài)噪聲，這里的表達(dá)式 可用于 COMSOL Multiphysics ? 軟件中使用壓力聲學(xué)，頻域 接口計(jì)算 。接口中內(nèi)置了幾個(gè)變量，便于進(jìn)行結(jié)果分析。對(duì)于瞬態(tài)噪聲，整個(gè)時(shí)間段() 內(nèi)的 RMS 聲壓可以計(jì)算為：由于此表達(dá)式在整個(gè)區(qū)間內(nèi)取平均值，因此對(duì)于比較區(qū)間內(nèi)隨時(shí)間變化的水平?jīng)]有用處。為此，我們可以分析其他指標(biāo)。

圖1.PCHR裝置的三維視圖及xy平面截面圖 圖2.二階PCHR單元（藍(lán)色）和原始HR（紅色）的吸聲系數(shù) 數(shù)值模擬： 為了驗(yàn)證這一理論模型，使用商業(yè)軟件COMSOL Multiphysics開(kāi)發(fā)了一個(gè)數(shù)值模擬模型。由于粘性摩擦和熱傳導(dǎo)對(duì)聲能量耗散有很大影響，本模型采用壓力聲學(xué)-熱黏性聲學(xué)相互作用模塊。

在該分析中忽略了聲學(xué)單元，但使用了MORPH命令來(lái)變形聲學(xué)單元，以便為下游線性擾動(dòng)分析正確地成形聲學(xué)單元。在morphi命令上設(shè)置StrOpt=YES允許在模型中使用結(jié)構(gòu)單元進(jìn)行變形： 預(yù)應(yīng)力全諧波響應(yīng)分析 使用對(duì)數(shù)跨度選項(xiàng)從20到20000 Hz進(jìn)行頻率掃描。 在該諧波響應(yīng)分析中，使用線性攝動(dòng)法來(lái)包括預(yù)應(yīng)力效應(yīng)；考慮0.45V的DC偏置電壓效應(yīng)。

我們分幾篇文章來(lái)說(shuō)明，本篇是聲學(xué)分析（1）-有限元，講述聲學(xué)的一些基本分析算法，并著重介紹聲學(xué)有限元的計(jì)算方法和融入到結(jié)構(gòu)流程的關(guān)鍵問(wèn)題，在iSolver中根據(jù)這些算法實(shí)現(xiàn)了聲模態(tài)和穩(wěn)態(tài)等聲學(xué)有限元分析流程，可發(fā)現(xiàn)iSolver的計(jì)算結(jié)果和Abaqus沒(méi)有誤差，以此驗(yàn)證公式的正確性。

此外，我們通過(guò)模式分析 研究和數(shù)值端口查看了模型的典型設(shè)置。有了這些信息，我們可以提高 RF 和波動(dòng)光學(xué)計(jì)算的效率。這里討論的技術(shù)還可以用于研究聲學(xué)和力學(xué)應(yīng)用中的波行為。有關(guān)詳細(xì)信息，請(qǐng)查看以下模型：具有剛性和彈性壁的消聲器橫截面的模式分析、彈性波在鋁板中的傳播研究以及航空發(fā)動(dòng)機(jī)導(dǎo)管氣動(dòng)聲學(xué)計(jì)算。本文來(lái)自：COMSOL博客

統(tǒng)計(jì)能量分析方法SEA（Statistical Energy Analysis），已被成功應(yīng)用于車輛的聲學(xué)、振動(dòng)傳遞路徑分析，并可以準(zhǔn)確地進(jìn)行各種結(jié)構(gòu)于車輛的振動(dòng)、聲學(xué)預(yù)測(cè)。本文針對(duì)某型工程車輛，應(yīng)用統(tǒng)計(jì)能量分析方法分析預(yù)測(cè)駕駛室司機(jī)耳旁噪聲，并對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果校核模型。根據(jù)仿真數(shù)據(jù)進(jìn)行噪聲源分析，確定聲學(xué)包優(yōu)化方案，通過(guò)仿真與試驗(yàn)方法確定優(yōu)化效果。

在<a href="https://www.yqgqt.org.cn/major/Ansys" class="jsk-anchor">ANSYS</a>高版本中，已經(jīng)帶有聲學(xué)<a href="https://www.yqgqt.org.cn/major/fea" class="jsk-anchor">模態(tài)分析</a>模塊Modal Acoustics，本文將采用該模塊來(lái)分析。

現(xiàn)階段我們只討論聲學(xué)物理場(chǎng)，由于聲學(xué)涉及的問(wèn)題較多，我們僅限于和實(shí)際工作中用到的和結(jié)構(gòu)強(qiáng)相關(guān)的部分內(nèi)容，水平有限，同時(shí)對(duì)聲學(xué)理論等理解的也不夠透徹，可能有很多問(wèn)題，大家有疑問(wèn)也歡迎多討論。我們分幾篇文章來(lái)說(shuō)明，本篇是聲學(xué)分析（3）-濕模態(tài)。

現(xiàn)階段我們只討論聲學(xué)物理場(chǎng)，由于聲學(xué)涉及的問(wèn)題較多，我們僅限于和實(shí)際工作中用到的和結(jié)構(gòu)強(qiáng)相關(guān)的部分內(nèi)容，水平有限，同時(shí)對(duì)聲學(xué)理論等理解的也不夠透徹，可能有很多問(wèn)題，大家有疑問(wèn)也歡迎多討論。分幾篇文章來(lái)說(shuō)明，本篇是聲學(xué)分析（2）-邊界元。

該示例問(wèn)題使用聲學(xué)單元和粘熱損失（比較邊界層阻抗[BLI]模型和低頻率[LRF]模型）來(lái)分析帶有四分之一波長(zhǎng)諧振器的吸音裝飾板。

，分析給出了20Hz～3.15kHz頻率范圍內(nèi)的海洋環(huán)境噪聲譜級(jí)，試驗(yàn)期間浮標(biāo)平臺(tái)附近有水面航船經(jīng)過(guò)，借此探討了附近水面航船對(duì)不同頻點(diǎn)海洋環(huán)境噪聲影響。

針對(duì)微型換能器和微型聲學(xué)系統(tǒng)中的電振聲學(xué)問(wèn)題，6.1 版本完善了相關(guān)功能，進(jìn)一步提升了仿真能力。" COMSOL 聲學(xué)技術(shù)經(jīng)理 Mads Herring Jensen 介紹說(shuō)。智能手機(jī)中微型揚(yáng)聲器的聲輻射強(qiáng)度仿真結(jié)果圖。該仿真使用了COMSOL&reg; 6.1版本的熱黏性聲學(xué)新功能。