声学与振动 博客文章
借助仿真 App 高效研究室内的噪声分布
建筑师和工程师们会在开始建造房屋前对声音质量进行优化设计；此时，他们就可以使用 COMSOL Multiphysics 等仿真工具来实现该目标，最终将以较低的成本实现精确的结果。现在，仿真 App 进一步提升了该工作流程的效率；它使不具备仿真专业知识的用户也能自行运行声学分析，从而能更快地得到结果。本篇博客将介绍我们的家庭住宅声学分析器 App，希望它能帮您加深对室内声学的理解并为您带来更多灵感。
扬声器发明百年：使用与影响
扬声器能够利用电流进行扩音，自发明以来，给广大听众带来了极大的便利。扬声器也由于不断创新得到人们广泛认可，不断改进设备并积极开发它的新用途。今年是扬声器发明 100 周年纪念，我们将带您一起探索它的悠久历史，以及仿真在推动设计进步中的重要作用。
用于声学仿真的新阻抗边界条件
在开发一个新产品或新功能时，第一步通常是单独了解功能特性。要通过数学建模获得可靠和准确的预测，必须非常详细地指定关键组件、测试设置和边界条件。然而，大多数工程师更愿意关注关键组件，而不是 “不相关”的部分。COMSOL Multiphysics 声学模块中新增的阻抗边界条件可以帮助工程师更准确地指定边界条件。 什么是阻抗边界条件？ 在回答上述问题之前，我们先来看看边界条件的定义。引入边界条件意味着 “我们知道在特定的边界上会发生什么”。边界条件会为域内正在求解的控制方程的动力学施加一个额外的约束。这个约束可以是一个已知的振动速度、一个硬声场壁或一个对称平面。施加了额外约束后，COMSOL Multiphysics 会寻找满足声学动力学 和 边界条件的解。 阻抗模型实际上是 “全流动”的模型，即同时对声压和声速施加一个条件，用于定义这两个因素之间的特定关系。在一些理想的情况下，这种关系是已知的。引入一个阻抗条件，本质上是形成一个特定的理想的声学行为。因此，阻抗边界条件 是一个很强大但简单的条件，适用于理想化动力学存在较明显的情况。例如我们熟知的麦克风腔的膜动力学，长管道中的声学，以及多孔表面的平面波声学，等等。 在数学上，阻抗边界条件指定了压力 p 和速度 v 之间的线性关系。 (1) p = Z\textrm{s} v 式中，Z\textrm{s} 是包含动力学的阻抗（SI 单位：Pas/m）。最高级的阻抗模型是在频域中给出的。因此，Z_\textrm{s} 通常是一个与频率有关的参数，Z_\textrm{s}=Z_\textrm{s}(\omega)。 与其指定一个 比阻抗 将速度与每一个点的压力联系起来（如等式(1)），不如使用声学阻抗 Z（SI 单位：Pas/m^3）将作用在一个表面的压力与该表面的体积流量 Q 相关联，即 (2) p = Z Q, \qquad Q = \intA v \ \mathrm{d} \mathbf{r} 最后，我们得到为行波定义的 特征比阻抗Z\textrm{c}。这类阻抗与波在域中移动时每一点的粒子速度和压力有关，这使它们成为对无限域有用的低阶模型。平面行波的关系，Z_\textrm{c}=\rho c 就是有一个典型的例子。 声学模块中的新阻抗模型 COMSOL Multiphysics 声学模块中的阻抗边界条件内置了几个直接可用于一系列声学应用的新模型。所有新增的模型都包含频率依赖性，并且只在频域中可用。(如果要在时域中定义一个阻抗边界条件，可以使用 用户定义的阻抗 边界条件）下表对这些模型进行了简单的描述，包括 压力声学 物理场接口的 阻抗 边界条件下的新增模型。 名称 描述 应用 RCL 集总参数电路元件模型，允许声阻（R）、声顺（C）和声惯（L）的任何组合。 电声: 用于移动设备和消费电子产品的麦克风膜、传感器等模型。 声-固相互作用:弹性材料和固体的机械行为的简单模型。 通用: 弹性材料和固体的机械行为的简单模型。 生理学 经过实验验证的人耳和皮肤的模型。 助听器: 人耳内使用的助听器的适当边界条件。 头部设备、移动设备、耳机: 费类设备的工作条件的理想声载荷。 人的皮肤: 人体是模拟域的一部分的模拟。 […]
主动噪声控制中的声传播路径仿真
今天，Lars Fromme 将以比勒费尔德应用科学大学 （FH Bielefeld University of Applied Sciences）教授的身份回归我们的博客。 现代世界中，在机器的噪声下工作已经发展成为一个职业安全问题。为了保证工人的安全，我们可以借助仿真来开发一些低成本的噪声控制方案。比勒费尔德应用科学大学的研究人员决定借助 COMSOL Multiphysics 仿真软件来模拟声传播路径，希望藉此实现噪声控制。
声学轨迹角动量仿真
这篇博客介绍了声学轨迹角动量，并演示了如何模拟它。这是声泳力仿真系列博客的第 2 篇。
声辐射力的热黏性分析
了解声辐射力以及如何在 COMSOL Multiphysics 中对其进行全面热黏性分析。
通过声学扩散提升睡眠质量
声学扩散方程是最快速、最简单的高频声学模拟方法。事实上，当我为父母设计他们的新家时，这一方法对我的帮助很大。在本篇博客中，我将通过亲身体验来介绍声学扩散这一主题，重点讲解这一模拟方法背后的各项假设以及它的优缺点。
使用直接流固耦合方法计算声辐射力
本文是上一篇博客的后续报道，我们展示了在 COMSOL Multiphysics® 中计算声辐射力的一种直接的流体-结构相互作用的方法。