声学模块

新增 App:小型音乐厅分析器

这个 App 使用射线声学接口分析了一个小型音乐厅中的声学,让您可以定义一个全向声源、壁吸收参数、扬声器属性,以及检测脉冲响应的麦克风的位置。结果给出对一个给定的 Fourier 分量的滤波能量脉冲响应。理论上,这个 App 可以用来对一些使用类型的音乐厅进行优化,例如,古典乐、爵士乐,或者诗朗诵。通过运行 App,您可以移除吸收面板或改变材料属性来获得所需的声学性能。

音乐厅 App 的截屏,它用来仿真给定的全向声源和麦克风位置、壁吸收参数,以及扬声器属性等的脉冲响应。 音乐厅 App 的截屏,它用来仿真给定的全向声源和麦克风位置、壁吸收参数,以及扬声器属性等的脉冲响应。

音乐厅 App 的截屏,它用来仿真给定的全向声源和麦克风位置、壁吸收参数,以及扬声器属性等的脉冲响应。

‘压力声学,频域’中的阻抗边界条件

压力声学,频域 接口中现在增加了一些预定义的阻抗边界条件,每一个都分别用于某种特定的声学行为。潜在应用包括:模拟连接到多孔介质层的损耗;简单力学系统(近似为损耗、柔度,以及质量);波导开口处的行为;或者人耳不同部位的声学。更具体的说,人耳阻抗和皮肤阻抗模型为工程师提供了一个工具,当开发和仿真耳机、助听器、受话器,以及其他移动设备时可以加上更加现实的声学载荷。

阻抗边界条件分为几种不同选项类型:用户定义、RCL、生理、波导末端阻抗、多孔层以及特性比阻抗。注意,依据研究的频率,阻抗条件只是真实行为的近似;其优势在于它们具有较小的计算成本,能够对复杂系统给出良好的初步近似。

根据空间维度的不同,阻抗模型的选项包括:

  • 用户定义:输入一个任意的用户定义表达式。
  • RCL:包含一个 RCL 可能的所有组合的选项(等效声阻、柔度、惯性)电路。图片(a)
  • 生理:包含人的皮肤和耳朵(耳鼓、耳廓和全耳)的模型。图片 (b)
  • 波导末端阻抗:有或无凸缘的管道末端阻抗模型。图片 (c)
  • 多孔层:选择层厚和多孔模型(与‘多孔声学’特征类似的选项)。
  • 特征比阻抗:平面波、球面波和圆柱波。

在图片(d)显示的案例中,RCL 阻抗模型应用在模拟一个用于检测的麦克风的力学属性。在 App 库中的开口管验证模型中使用了两种不同的波导末端阻抗条件。

在这个用于封闭耳道模拟器的通用 711 耦合器的教学案例中,使用串联 RCL 阻抗条件模拟用于检测的麦克风的力学属性(阻抗)。 在这个用于封闭耳道模拟器的通用 711 耦合器的教学案例中,使用串联 RCL 阻抗条件模拟用于检测的麦克风的力学属性(阻抗)。

在这个用于封闭耳道模拟器的通用 711 耦合器的教学案例中,使用串联 RCL 阻抗条件模拟用于检测的麦克风的力学属性(阻抗)。 (d)

新增的多孔声学模型

多孔声学流体模型的列表扩展到了引入两个等效密度流体模型来模拟沉积物及其中的流体:WoodWilliams EDFM模型。在Delany-Bazley-Miki模型中还引入了一些新的预定义参数。

  • Wood:用于模拟内含颗粒的流体。
  • Williams EDFM:用于模拟沉积物中声波传播的等效密度流体模型。
  • Delany-Bazley-Miki:引入一些新的预定义经验系数,包括 Modified Allard 和 Champoux 系数。

‘压力声学,频域’中的‘偶极点源’

从数学角度,偶极是对应于两个距离很小的单极,并且完全异相。单介质中存在扰动力时显示出偶极,例如,很小的对象前后振动。一个复杂的声源或以膨胀和近似为一个点源集合(单极、偶极,以及四极)。

‘压力声学,频域’中的‘四极点源’ ‘压力声学,频域’中的‘四极点源’

‘压力声学,频域’中的‘四极点源’

‘压力声学,频域’中的‘四极点源’

从数学角度,一个四极点源对应于两个距离很近的偶极点源。一个复杂的声源可以膨胀和近似为一个点源集合(单极、偶极,以及四极)。

一个横向类型功率的四极点源周围的压力场等值面和声压级面图。 一个横向类型功率的四极点源周围的压力场等值面和声压级面图。

一个横向类型功率的四极点源周围的压力场等值面和声压级面图。

‘热声’中的‘内部速度’边界条件

这个边界条件用于指定热声中的内部边界上的速度,可以用来指定源,例如通过集总电路模型模拟的微型换能器中的振膜的速度。速度分量可以独立指定,并有选项来强制压力在边界上连续,以及用于热条件的选项。

新增用于简化计算和绘制计算网格之外的远场结果的数据集

参数化曲线参数化面数据集现在支持通过选择 只计算全局定义表达式 复选框来计算没有域网格的结果。通过这种操作,可以在网格外预定义的参数化面或线上计算远场变量。新增的 格点数据集特征可以用于在体或面上绘制计算域之外的远场结果。您可以通过三维格点 设定窗口来设定这些格点的解析度。

使用‘三维格点’数据集和‘远场计算’特征的压电蘑菇头换能器案例的计算域之外(网格之外)绘制的压力场。换能器上的后处理在模型的网格上绘制,而远场后处理则在一个换能器周围的简化和隐形矩形格点上绘制。 使用‘三维格点’数据集和‘远场计算’特征的压电蘑菇头换能器案例的计算域之外(网格之外)绘制的压力场。换能器上的后处理在模型的网格上绘制,而远场后处理则在一个换能器周围的简化和隐形矩形格点上绘制。

使用‘三维格点’数据集和‘远场计算’特征的压电蘑菇头换能器案例的计算域之外(网格之外)绘制的压力场。换能器上的后处理在模型的网格上绘制,而远场后处理则在一个换能器周围的简化和隐形矩形格点上绘制。

新增阵列数据集

引入一个新增的用来创建数据的阵列的数据集,可以用于绘制周期性解。这些阵列数据集可以用于显示使用了 Floquet 周期性边界条件的模型的解。

使用新增的‘二维阵列’数据集特征显示的多孔吸音器案例中的总压。 使用新增的‘二维阵列’数据集特征显示的多孔吸音器案例中的总压。

使用新增的‘二维阵列’数据集特征显示的多孔吸音器案例中的总压。

射线声学:渐变介质中的强度计算

现在支持在渐变介质中的强度计算,也就是说,介质中的声速具有空间依赖性。一个典型的案例是海洋声学,由于声速随温度和盐度变化,其中的声速随深度发生变化。现在基于曲率张量计算强度,而不是主曲率。在‘射线声学’节点的设定窗口中的射线属性 栏,您可以在强度计算栏下选择使用曲率张量

射线声学:带衰减的流体模型

介质属性现在有两种流体模型选项来模拟由于体损耗产生的声波衰减。在空气中,当频率很高,空间很大时,衰减变得很重要,例如歌剧院。在水下声学应用中同样也很重要。带衰减的线弹性选项允许用户定义衰减系数,而热传导和粘性选项设定由于粘性和热传导产生的经典衰减。

射线声学:改进射线声学在频率依赖性材料属性中的传播

在射线声学模型中,现在可以直接在材料 设定窗口指定随射线频率或其他射线属性变化的材料属性,而不是在介质属性设定窗口。为此,所有的射线属性必须通过新增的 noenv() 算子包含进来,这使得物理量只能存在于射线上,通过域上定义的表达式引入。

射线声学:其他改进

  • 改进了域级别累加器特征的性能:域级别累加器 特征计算的变量现在可以比 V5.0 速度快 10 倍,且更精确。这些模型不再需要手动调整求解器序列。
  • 新增释放类型:从数据文件释放特征,您现在可以从一个文本文件导入射线的初始位置和方向。
  • 从格点释放特征新增选项:您现在可以设定格点类型所有组合指定组合,这可以更好地控制射线的初始位置。

文档

在声学模块 User's Guide 中新增了建模章节,其中包含关于建模的信息,提示和技巧,以及网格剖分、求解器及其他实践经验。

新增教学模型:不同频域求解器进行的亥姆霍兹共振器分析

这个教学模型对一个通用 Helmholtz 谐振器进行频率扫描仿真 – 这是一种经典的声学谐振电路,已有解析解 – 通过仿真来说明如何在频域使用不同的求解器。除了稳态求解器,模型中还使用了渐进波形计算求解器和稳态,频域模态求解器,这两者都需要在扫描范围内基于围绕一些确定解的扩散来重构结果。

在这个教学案例中,绘制出 Helmholtz 谐振器的体平均压力对频率的函数曲线,其响应分别使用缺省的频域求解器、带渐进波形计算(AWE)的频域求解器,以及频域模态求解器来求解。 在这个教学案例中,绘制出 Helmholtz 谐振器的体平均压力对频率的函数曲线,其响应分别使用缺省的频域求解器、带渐进波形计算(AWE)的频域求解器,以及频域模态求解器来求解。

在这个教学案例中,绘制出 Helmholtz 谐振器的体平均压力对频率的函数曲线,其响应分别使用缺省的频域求解器、带渐进波形计算(AWE)的频域求解器,以及频域模态求解器来求解。

新增教学模型:带预紧力螺栓的蘑菇形压电换能器

这个教学模型显示如何使用扰动求解器来模拟预紧力声-固耦合,其中仿真了一个相对低频,但大功率声发射条件下工作的蘑菇形换能器,这是声呐应用中换能器最常用的工况。换能器由预紧力螺栓连接的大质量头部和小质量尾部之间的压电环堆叠而成。

在教学模型中演示了如何耦合螺栓中的预紧力。通过研究换能器的频率响应来确定器件的结构和声学响应,例如,变形、应力、辐射功率、声压级、发射电压响应(TVR)曲线,以及声束的指向性指数(DI)。本模型需要声学模块、结构力学模块,以及 AC/DC 模块。

蘑菇形压电换能器常用于相对低频,大功率声发射换能器,由预紧力螺栓连接的大质量头部和小质量尾部之间的压电环堆叠而成。器件的谐振频率被尾部和头部的质量降低。在这个教学模型中,研究了螺栓被预紧时的换能器的频率响应。图片显示了蘑菇形换能器在 40 kHz 时的变形。本教学模型需要声学、结构力学和 AC/DC 模块。 蘑菇形压电换能器常用于相对低频,大功率声发射换能器,由预紧力螺栓连接的大质量头部和小质量尾部之间的压电环堆叠而成。器件的谐振频率被尾部和头部的质量降低。在这个教学模型中,研究了螺栓被预紧时的换能器的频率响应。图片显示了蘑菇形换能器在 40 kHz 时的变形。本教学模型需要声学、结构力学和 AC/DC 模块。

蘑菇形压电换能器常用于相对低频,大功率声发射换能器,由预紧力螺栓连接的大质量头部和小质量尾部之间的压电环堆叠而成。器件的谐振频率被尾部和头部的质量降低。在这个教学模型中,研究了螺栓被预紧时的换能器的频率响应。图片显示了蘑菇形换能器在 40 kHz 时的变形。本教学模型需要声学、结构力学和 AC/DC 模块。

更新的教学模型

一些声学模块 App 库中的教学模型得到更新,可以展示一些新特征,如下列所示:

  • 开口管:使用新增的 波导末端阻抗 边界条件来模拟有和无凸缘的圆管。
  • 通用 711 耦合器 - 封闭耳道模拟器集总接收器连接到 0.4cc 耦合器的测试设定:两个教学模型都使用了新增的 RCL 阻抗边界条件。
  • 多孔吸音器水-海床界面的反射:两个模型都使用了新增的周期性数据集特征来表征后处理中的解。
  • Bessel 面板:现在通过一个迭代式求解器来求解。
  • 引擎喷管:模型现在使用多个研究步骤来求解,结果引入了周向依赖性。
  • Brüel & Kjær 4134 电容式麦克风扬声器驱动通用 711 耦合器-封闭式耳道模拟器,以及水-海床界面的反射:所有这四个教学案例现在都使用了预定义的多物理场耦合。

在更新的‘引擎喷管’模型中,现在后处理中使用‘二维旋转’数据集来引入压力场的周向行为,模型演示了从涡轮风扇发动机发射出来的噪音的气动声学行为。 在更新的‘引擎喷管’模型中,现在后处理中使用‘二维旋转’数据集来引入压力场的周向行为,模型演示了从涡轮风扇发动机发射出来的噪音的气动声学行为。

在更新的‘引擎喷管’模型中,现在后处理中使用‘二维旋转’数据集来引入压力场的周向行为,模型演示了从涡轮风扇发动机发射出来的噪音的气动声学行为。