COMSOL官方实例解析

发布时间：2021-06-06

COMSOL学习

COMSOL实例分析

中仿科技技术部

中仿科技---专业信息化软件及技术咨询公司 CnTech Co.,Ltd--- Leading Engineering Virtual Prototyping Solutions Provider

info@

COMSOL学习

声学模块全面处理流体和固体中的声波问题支持时谐、瞬态、特征频率、以及模态等分析特点– 易用的振动分析 – 支持衰减材料、压电材料 – 完美匹配层概念(PML) – 远场后处理功能 – 气动声学

音箱声压级分布微穿孔版消声器中仿科技---专业信息化软件及技术咨询公司 CnTech Co.,Ltd--- Leading Engineering Virtual Prototyping Solutions Provider info@

COMSOL学习

声学模块的典型应用领域

喇叭

消声器

汽车回音

航空发动机

声固耦合

声压传感器 info@

中仿科技---专业信息化软件及技术咨询公司 CnTech Co.,Ltd--- Leading Engineering Virtual Prototyping Solutions Provider

COMSOL学习

预置应用模式流体中的声学 – 时谐波传播，求解总场或散射场 – 瞬态波传播 – 特征频率分析，寻找共振 – 波导的边界和截面模态分析固体中的声学 – 时谐波传播 – 特征频率分析，包括衰减和非衰减 – 永久变形的稳态分析气动声学 – 可压缩势流分析 – 流体中的声学预定义多物理场耦合 – 声场+固体中仿科技---专业信息化软件及技术咨询公司 CnTech Co.,Ltd--- Leading Engineering Virtual Prototyping Solutions Provider info@

COMSOL学习

压力声学应用于流体–空气和水最常见 –人体组织 (70% 水) –布、玻璃丝、石纤维

求解声压，p–1 atm = 100 kPa –p ~ 1 – 100 Pa

频域中的控制方程 p 02 p 0 c2 0 info@

中仿科技---专业信息化软件及技术咨询公司 CnTech Co.,Ltd--- Leading Engineering Virtual Prototyping Solutions Provider

COMSOL学习

人为边界条件辐射边界条件–仿真连续自由空间 –用一个给定的形状吸收波前

完美匹配层–通用、高效终止 –对波的方向不敏感With PML

中仿科技---专业信息化软件及技术咨询公司 CnTech Co.,Ltd--- Leading Engineering Virtual Prototyping Solutions Provider

info@

COMSOL学习

声源入射波辐射条件 –开边界问题法向加速度 –已知结构振动驱动力 –未知结构振动背景声压 –远处声源

中仿科技---专业信息化软件及技术咨询公司 CnTech Co.,Ltd--- Leading Engineering Virtual Prototyping Solutions Provider

info@

COMSOL学习

声源入射波辐射条件 –开边界问题法向加速度 –已知结构振动驱动力 –未知结构振动背景声压 –远处声源

中仿科技---专业信息化软件及技术咨询公司 CnTe

ch Co.,Ltd--- Leading Engineering Virtual Prototyping Solutions Provider

info@

COMSOL学习

声源入射波辐射条件 –开边界问题法向加速度 –已知结构振动驱动力 –未知结构振动背景声压 –远处声源

中仿科技---专业信息化软件及技术咨询公司 CnTech Co.,Ltd--- Leading Engineering Virtual Prototyping Solutions Provider

info@

COMSOL学习

声源入射波辐射条件 –开边界问题法向加速度 –已知结构振动驱动力 –未知结构振动背景声压 –远处声源

中仿科技---专业信息化软件及技术咨询公司 CnTech Co.,Ltd--- Leading Engineering Virtual Prototyping Solutions Provider

info@

COMSOL学习

外加声源湍流–K-eps使涡流变得模糊不清 => 不适合 –气动声学方程需要势流 –低Re模型使用LES或可能的偶极子源

白(粉、黑、机械…)噪声–模拟为(可能随机)振幅vs.频率

点源、单极子、偶极子、线源…–没问题中仿科技---专业信息化软件及技术咨询公司 CnTech Co.,Ltd--- Leading Engineering Virtual Prototyping Solutions Provider info@

COMSOL学习

无源 – 特征频率分析无声源–与绝对压力无关 –仅为感兴趣的分布和特征频率

中仿科技---专业信息化软件及技术咨询公司 CnTech Co.,Ltd--- Leading Engineering Virtual Prototyping Solutions Provider

info@

COMSOL学习

演示模型：房间的特征模式 COMSOL 4.1

中仿科技---专业信息化软件及技术咨询公司 CnTech Co.,Ltd--- Leading Engineering Virtual Prototyping Solutions Provider

info@

COMSOL学习

房间声场的特征模式日常生活中共振有时会成为一个问题。客厅中的音乐或家庭影院系统的低音能够摇动窗户及使地板震动。这些现象发生于一些特定的频率——房间的特征频率。音乐的体验会受到房间声场的特征模式影响。因此，当设计一间音乐厅时，就必须考虑共振这一重要因素。为了得到清澈且不受渲染的声音，特征频率应当均匀地扩散。对于家庭影院或音乐系统的拥有者，由于无法改变房间的外形，所以探讨喇叭应放置于何处能得到较佳的声音是比较恰当的方法。

中仿科技---专业信息化软件及技术咨询公司 CnTech Co.,Ltd--- Leading Engineering Virtual Prototyping Solutions Provider

info@

COMSOL学习

模型介绍本模型的房间尺寸为5 4 2.6m,里面有一台电视机、两个喇叭以及一个长沙发。用声压分布图直观地说明音乐的影响，计算所有低于 100Hz的特征频率及特征模式(eigenmode)。特征模式显示了与之相应的特征频率下声音的强度模式。经由特征模式的特性，可以得出结论，应该

将喇叭放置于何处。中仿科技---专业信息化软件及技术咨询公司 CnTech Co.,Ltd--- Leading Engineering Virtual Prototyping Solutions Provider info@

COMSOL学习

模型定义本模型使用波动方程(wave equation)描述声音在空气中的传播情形：其中p表示压力，c是声音的速度。假如空气被简谐振动的来源引起运动(例如喇叭),而仅仅只有一种频率可在房间中存在。由此原因借由下式找寻时间谐波(timeharmonic)是有意义的。波动方程此时以声音扰动的振幅p简化为Helmholtz方程：本模型假设所有边界——墙、地板、天花板以及家具都是完美刚体(硬声场边界),相当于法向速率为0。中仿科技---专业信息化软件及技术咨询公司 CnTech Co.,Ltd--- Leading Engineering Virtual Prototyping Solutions Provider info@

COMSOL学习

实例：中空圆柱体的声固耦合 COMSOL 4.1

中仿科技---专业信息化软件及技术咨询公司 CnTech Co.,Ltd--- Leading Engineering Virtual Prototyping Solutions Provider

info@

COMSOL学习

模型简介本案例模拟浸没在水中的中空圆柱体(内部充满水)受到点声源或线声源激发时的声场分布(f=60kHz) 3D模型： 1.声波与结构双向耦合 2.分别模拟线声源和点声源

线声源辐射方程

点声源辐射方程

中仿科技---专业信息化软件及技术咨询公司 CnTech Co.,Ltd--- Leading Engineering Virtual Prototyping Solutions Provider

info@

COMSOL学习

模型定义求解域声压传输方程