آکوستیک فشار، مدل صریح زمان

View Categories

آکوستیک فشار، مدل صریح زمان

5 min read

آکوستیک فشار، مدل صریح زمان
گره آکوستیک فشار، مدل صریح زمان معادلات را برای مدل‌سازی انتشار گذرای امواج آکوستیک خطی بر اساس روش صریح زمان dG-FEM اضافه می‌کند. برای روش صریح زمان استفاده شده، معادلات حاکم به عنوان یک سیستم مرتبه اول، بر حسب معادله پیوستگی خطی و معادله تکانه خطی، فرموله می شوند.
(2-2)
که در آن t زمان، t فشار کل آکوستیک، t سرعت صوتی کل، ρ چگالی سیال، c سرعت صوت، و I واحد ماتریس است. منابع دامنه مانند منبع جرم , منبع حرارت یا منبع نیروی حجمی را می توان از طریق سمت راست m و d تعریف کرد . این دو عبارت منبع همان مقادیر منبع دامنه تک قطبی و منبع دامنه دو قطبی را نشان می دهند.آکوستیک فشار، رابط دامنه فرکانس و آکوستیک فشار، رابط گذرا .
متغیرهای وابسته فشار صوتی p و سرعت صوتی u (گاهی اوقات سرعت ذرات یا سرعت اغتشاش نامیده می شود) هستند. معادلات در مجموع فیلدهای t و t فرموله می‌شوند که مجموع میدان پراکنده (متغیر وابسته حل شده برای) و یک زمینه زمینه احتمالی b و b است . فیلد پس‌زمینه را می‌توان با استفاده از قابلیت Background Acoustic Field تنظیم کرد .
معادلات حل شده معادلات اویلر خطی شده در یک محیط ساکن هستند. معادلات به راحتی ترکیب می شوند تا معادله موج اسکالر حل شده در The Pressure Acoustics, Transient Interface همانطور که در زمینه تئوری برای شاخه آکوستیک فشار مورد بحث قرار گرفته است .
در فرمول بندی معادله موج، سرعت صوت c و چگالی ρ به طور کلی ممکن است وابسته به فضا باشد، اما فقط به آرامی در زمان تغییر می کند، یعنی در مقیاس زمانی بسیار کندتر از تغییرات در سیگنال صوتی.
 
معادلات حل شده در رابط آکوستیک فشار، رابط زمان صریح ارتباط نزدیکی با معادلات حل شده در معادله موج همرفت، رابط صریح زمان دارند . هیچ گزینه جریان پس‌زمینه در واسط Pressure Acoustics، Time Explicit وجود ندارد ، اما از سوی دیگر، از یک فرمول میدان پراکنده استفاده می‌کند که اجازه می‌دهد مشکلات پراکندگی را حل کند. برای مسائل آکوستیک غیرخطی باید از آکوستیک فشار غیرخطی، رابط صریح زمان استفاده شود.
در پنجره تنظیمات ، ویژگی های مدل آکوستیک و ورودی های مدل از جمله دما را تعریف کنید.
مدل آکوستیک فشار
یک مدل سیال را انتخاب کنید : الاستیک خطی (پیش‌فرض)، چسبناک ، رسانای حرارتی ، رسانای حرارتی و چسبناک ، اتلاف عمومی ، یا گاز ایده‌آل .
اگر خطی الاستیک انتخاب شده است، سرعت صوت c و چگالی ρ را وارد کنید .
اگر ویسکوز ، رسانای حرارتی ، یا رسانای حرارتی و چسبناک انتخاب شده است، خصوصیات سیال را وارد کنید ( برای جزئیات به مدل آکوستیک فشار گذرا مراجعه کنید ). این سه گزینه، انتشار صدا δ را از طریق خواص کلاسیک مواد تعریف می کنند. گزینه ها معادل تعریف ضریب تضعیف ترموویسکوس کلاسیک یک تلویزیون در حوزه فرکانس هستند.
اگر اتلاف عمومی انتخاب شده است، سرعت صوت c ، چگالی ρ و انتشار صدا δ را وارد کنید . این گزینه را می توان برای مدل سازی سیالات با خواص میرایی اندازه گیری شده استفاده کرد. رابطه بین انتشار صدا δ و ضریب تضعیف معادل (موج صفحه) α ، در یک فرکانس معین f ، با عبارت داده می شود.
که در آن ω  = 2 π f و c سرعت صوت است.
اگر گاز ایده آل انتخاب شده است ترکیبی از خواص مواد را وارد کنید که گاز را تعریف می کند.
برای همه گزینه‌ها، پیش‌فرض استفاده از مقادیر ویژگی مواد از From material است ، User defined را از لیست انتخاب کنید تا یک مقدار یا عبارت تعریف‌شده توسط کاربر را در فیلد متنی که ظاهر می‌شود وارد کنید. به دلایل ثبات عددی، استفاده از مقادیر فیزیکی خواص میرایی توصیه می شود.
انتخاب هر یک از مدل های اتلاف، معادله حاکم 2-2 را با افزودن یک سمت راست به معادله تکانه تعریف شده به صورت اصلاح می کند.
(2-3)
این عبارت هزینه کمی در زمان محاسبه در هنگام حل مدل دارد. این عبارت باید در هر مرحله زمانی که توسط حل کننده برداشته می شود ارزیابی شود.
پارامترهای شار LAX-FRIEDRICHS
برای نمایش این بخش، روی دکمه Show More Options ( ) کلیک کنید و در کادر محاوره ای Show More Options ، Stabilization را انتخاب کنید . در این بخش، مقدار پارامتر شار Lax-Friedrichs τ LF را مشخص می کنید (مقدار پیش فرض: 0.2). این مقدار شار عددی بین عناصر (عناصر لاگرانژ ناپیوسته گرهی) مورد استفاده با روش گالرکین ناپیوسته (DG) را کنترل می کند. شار عددی نحوه اتصال عناصر مجاور و پیوستگی p و u را مشخص می کند هستند. تعاریف مختلف از شار عددی منجر به انواع مختلفی از روش DG می شود. شار اجرا شده در اینجا به اصطلاح شار عددی جهانی Lax-Friedrichs است. مقدار پارامتر τ LF باید بین 0 تا 0.5 باشد. برای τ LF  = 0 یک شار به اصطلاح مرکزی به دست می آید. تنظیم τ LF  = 0.5 یک شار جهانی Lax-Friedrichs با حداکثر اتلاف می دهد.
 
برای اطلاعات کلی در مورد شار عددی به بخش شار عددی زیر Wave Form PDE در COMSOL Multiphysics Reference Manual مراجعه کنید .
پارامترهای فیلتر
برای نمایش این بخش، روی دکمه Show More Options ( ) کلیک کنید و Advanced Physics Options را در کادر محاوره ای Show More Options انتخاب کنید . به طور پیش فرض، پارامترهای فیلتر α ، ηc و s فعال نیستند. چک باکس Activate را انتخاب کنید تا فیلتر فعال شود. این فیلتر هموارسازی درجه بالاتری را برای فرمول DG فراهم می کند. در داخل لایه‌های جذب، تنظیمات داده‌شده در اینجا توسط پارامترهای فیلتر برای لایه‌های جذبی لغو می‌شوند .
 
برای اطلاعات دقیق تر در مورد فیلتر، بخش پارامترهای فیلتر را در قسمت Wave Form PDE در کتابچه راهنمای مرجع مولتیفیزیک COMSOL ببینید .