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带压电换能器的超声波流量计:FEM 与 DG 的耦合

超声波流量计用于确定流经管道的流体的速度,其原理是超声波信号以某一倾斜角射入流体中。在没有流动的情况下,向上游方向和向下游方向发送信号,发射器到接收器之间的传送时间相同。有流体流动时,下游行波移动的速度比上游行波快。在许多情况下,压电换能器用于发送和接收超声波。

本教程示例演示如何在简化的无流动情况下使用压电换能器模拟超声波流量计。有限元法 (FEM) 用于对压电换能器进行建模,而超声波传播的建模则基于间断 Galerkin (DG) 方法。整个模型分为三个子模型。FEM 到 DG 的单向耦合用于从发射器发送超声波,DG 到 FEM 的单向耦合用于接收器。

不同频域求解器进行的 Helmholtz 谐振器分析

本例模拟了常用的 Helmholtz 谐振器的频率扫描分析,这是一种经典的具有理论解的声学谐振电路,其中描述了如何使用不同的频域求解器。除了稳态求解器,本例还使用了渐近波形估计求解器和稳态频域-模式求解器,它们都基于扫描范围内的几个精确解经过扩充来重构结果。

医疗成像中聚焦超声发热现象

本例显示如何对聚焦超声波在人体组织中的发热现象建模。首先对水和组织中的静态声场建模,得到组织中的声学强度分布。计算得到吸收的声能,用来作为组织域中的“生物传热”接口中的热源,通过瞬态研究模拟组织置于超声场 1 秒内的加热和冷却过程。

本例需要“声学模块”和“传热模块”。

椭球体周围的声散射 中文

本例演示如何在三维声散射问题中使用背景场和远场计算。此 App 预测入射平面波经过固体椭球后形成的散射场。通过远场计算特征确定求解域外的散射场。

隔音膜 中文

本教程模型可用于学习如何使用“声-壳相互作用,频域”多物理场接口来分析无限大挡板中薄隔音膜中的膜振动。

本例需要“结构力学模块”。

Anechoic Coating

Anechoic coatings are used for lowering visibility to sonars, for example on submarines. This model calculates the reflection, absorption, and transmission properties of an anechoic coating on a steel plate based on a setup from literature.

Sedan Interior Acoustics

This is a model of the acoustics inside a sedan, that is inside a typical hard-top family car. The model sets up sources at loudspeaker locations as ...

穿孔板的转移阻抗

穿孔板是分布有小型穿孔或孔的板,用于消声器系统、吸音面板以及诸如衬垫等其他各处来精确控制衰减。由于穿孔变得越来越小,粘滞损耗和热损耗就变得更重要。衰减特性也与频率相关,可以通过选择穿孔板尺寸及其在板上的分布来控制。

有关穿孔板的理论研究已经进行了许多年,但解析模型或半解析模型只能用于简单的几何。在孔的横截面形状各异的系统中,如果穿孔呈锥形或者孔的分布不均匀,则需要采用数值方法。

在本教学模型中,使用“热粘性声学,频域”接口模拟了不同的效应。非线性损耗发生在高音量级或存在流动(流经穿孔板或在穿孔板上方流动)的情况,本教程模型中仅研究由于粘性和热传导引起的线性效应。确定了系统的转移阻抗、表面法向阻抗和衰减系数。

比较了转移阻抗与半解析模型中的值。使用“压力声学,频域”接口中的内部阻抗条件,可以将此详细模型中计算得到的转移阻抗应用到更大型的系统仿真中。

二维平行板粘性流动中的振动片模拟

本案例演示了如通过耦合线性 Navier-Stokes 频域、固体力学和蠕动流接口,模拟位于二维平行板流场中的振动片的震动。 通常这类模型用于模拟流固耦合 (FSI) 的频域分析。 为简单起见,案例中假设流场为蠕动流,即雷诺数很低的层流。在通道的进口和出口处添加了完全匹配层 (PML);模型中还使用了拉伸算子,以耦合流场和声场分析。

集总扬声器驱动器

这是一个动圈扬声器模型,其中采用集总参数类比来表示电子和机械扬声器组件的行为。Thiele-Small 参数(小信号参数)作为集总模型的输入,采用“电路”接口来描述。集总模型耦合到一个二维轴对称声压模型,描述周围的空气域中的声压分布。模型的输出包括很多结果,如扬声器灵敏度、阻抗和辐射声功率等。并将结果与基于平面活塞近似的解析解进行比较。

本例需要“声学模块”和“AC/DC 模块”。