از گره مدل آکوستیک ترموویسکوز برای تعریف ورودی‌های مدل (دما و فشار تعادل پس‌زمینه) و خواص مواد سیال (ویسکوزیته دینامیکی، ویسکوزیته حجیم، هدایت حرارتی، ظرفیت گرمایی در فشار ثابت و چگالی تعادل) لازم برای مدل‌سازی استفاده کنید . انتشار امواج آکوستیک تراکم پذیر در یک زمینه صوتی ترموویسکوز ورودی‌های توسعه‌یافته برای ضریب انبساط حرارتی و تراکم‌پذیری در دسترس هستند، که مدل‌سازی هر رابطه سازنده برای سیال را امکان‌پذیر می‌سازد.
ورودی های مدل
این بخش شامل متغیرهای فیلد است که به عنوان ورودی مدل ظاهر می شوند. فیلدهای فشار تعادل p 0 و دمای تعادل T 0 همیشه فعال هستند زیرا به طور صریح وارد معادلات حاکم می شوند. اگر خواص مواد به ورودی های مدل دیگر بستگی داشته باشد، به طور خودکار در این بخش ظاهر می شوند.
User defined (پیش‌فرض)، Common model input یا یک متغیر موجود را از یک رابط فیزیکی دیگر انتخاب کنید .
فشار تعادل p 0 (واحد SI: Pa) مقدار پیش فرض را روی 1 atm تنظیم می کند. دمای تعادل T 0 (واحد SI: K) دارای مقدار پیش فرض 293.15 K (یعنی 20 درجه سانتیگراد) است.
 | جزئیات مربوط به ورودی مدل و ورودی‌های مدل پیش‌فرض در فصل تعاریف جهانی و محلی کتابچه راهنمای مرجع مولتیفیزیک COMSOL یافت می‌شود . |
خواص سیالات
با انتخاب چگالی تعادل – گاز ایده آل ، از ماده ، یا تعریف شده توسط کاربر، خواص مواد سیال را تعریف کنید .
• | اگر From ماده (پیش‌فرض) انتخاب شود، چگالی تعادل و وابستگی آن به فشار تعادل p 0 و دمای T 0 از ماده تعریف‌شده گرفته می‌شود. مطمئن شوید که تنظیمات انبساط حرارتی و تراکم پذیری صحیح هستند. |
• | برای گاز ایده آل، نوع ثابت گاز را نیز انتخاب کنید – ثابت گاز خاص Rs ( واحد SI: J/(kg·K) یا میانگین جرم مولی Mn (واحد SI: کیلوگرم/مول) را انتخاب کنید . |
• | برای کاربر تعریف شده یک مقدار یا عبارت را برای چگالی تعادل ρ 0 ( p 0 , T 0 ) وارد کنید (واحد SI: kg/m3 ) . پیش فرض ta.p0/(287[J/kg/K]*ta.T0) است که قانون گاز ایده آل است. |
سایر پارامترهای مدل آکوستیک ترموویسکوز به طور پیش فرض از مقادیر از ماده استفاده می کنند. برای تعریف شده توسط کاربر مقدار یا عبارت دیگری را برای:
• | ویسکوزیته دینامیکی μ (واحد SI: Pa·s). |
• | ویسکوزیته توده μ B (واحد SI: Pa·s). پارامتر ویسکوزیته توده ای تفاوت بین فشار مکانیکی و ترمودینامیکی را توصیف می کند. با تلفات ناشی از انبساط و فشرده سازی همراه است. |
• | هدایت حرارتی k (واحد SI: W/(m·K)). |
• | ظرفیت گرمایی در فشار ثابت C p (واحد SI: J/(kg·K)). این ظرفیت گرمایی ویژه یا ظرفیت گرمایی در واحد جرم است. |
 | برای بحث در مورد مواد هوا و آب که معمولاً در آکوستیک استفاده می‌شوند و سایر خواص مواد، مانند ویسکوزیته حجیم، به بخش ویژگی‌های صوتی سیالات این راهنما مراجعه کنید. |
انبساط حرارتی و تراکم پذیری
یکی از ویژگی های اصلی یک موج صوتی این است که یک موج فشاری است. در توصیف دقیق آکوستیک ترموویسکوز، این ویژگی ارتباط نزدیکی با رابطه سازنده بین چگالی، فشار و دما دارد. این منجر به رابطه مهم (خطی) برای تغییرات چگالی صوتی می شود
که ρt تغییر چگالی کل، pt فشار صوتی کل، T t تغییرات دمای آکوستیک کل، βT تراکم پذیری (همدما) سیال و α p ضریب انبساط حرارتی (ایزوباریک) است . گاهی اوقات α 0 نامیده می شود ). اگر این رابطه سازنده صحیح نباشد، هیچ موجی منتشر نمی شود یا احتمالاً با سرعت اشتباه صوت منتشر می شود. رفتار پیش‌فرض این است که هم کمیت‌ها را از روی سرعت صوت و هم نسبت گرمای خاص (با استفاده از گزینه From speed of sound ) تعریف کنیم که ویژگی‌های ماده هستند که اغلب به راحتی در دسترس هستند.
توجه داشته باشید که وقتی گزینه فرمولاسیون آدیاباتیک انتخاب می شود، در قسمت تنظیمات معادله صوتی ترموویسکوز ، معادله حالت به کاهش می یابد.
.هنگامی که گزینه از چگالی تعادلی برای ضریب انبساط حرارتی و تراکم پذیری انتخاب می شود، هر دو مقدار از چگالی تعادل ρ 0 ( p 0 ، T 0 ) با استفاده از روابط تعیین کننده خود به دست می آیند.
اگر چگالی تعادل ρ 0 یک مقدار ثابت تعریف شده توسط کاربر باشد، از رابط فیزیک دیگری برداشت شود، یا مدل ماده وابستگی فشار و دما را برای ρ 0 تعریف نکند ، ضریب انبساط حرارتی و/یا تراکم پذیری خواهد بود. ارزیابی به 0. سپس از گزینه پیش فرض From speed of sound یا گزینه های User defined استفاده شود.
 | اگر ماده هوا باشد، گزینه از چگالی تعادلی به خوبی کار می کند و چگالی تعادل ρ 0 = ρ 0 ( p 0 , T 0 ) به عنوان تابعی از فشار و دما تعریف می شود. برای مواد آب ضریب انبساط حرارتی به خوبی ρ 0 = ρ 0 ( T 0 ) تعریف شده است، در حالی که تراکم پذیری باید با استفاده از گزینه پیش فرض From speed of sound تعریف شود . |
اگر از ماده یا User defined به عنوان چگالی تعادل در مدل Thermoviscous Acoustics انتخاب شده باشد، بخش انبساط حرارتی و تراکم پذیری نمایش داده می شود . برای گزینه گاز ایده آل ، پارامترها به راحتی تعریف می شوند.
گزینه ای را از لیست α p ضریب انبساط حرارتی انتخاب کنید — از مواد ، از چگالی تعادل ، از سرعت صدا (پیش فرض) ، یا تعریف شده توسط کاربر . برای تعریف شده توسط کاربر ، مقدار α p را وارد کنید (واحد SI: 1/K = K -1 ).
گزینه ای را از لیست تراکم پذیری همدما β T انتخاب کنید — از چگالی تعادل، از تراکم همسانتروپیک ، از سرعت صدا (پیش فرض)، یا تعریف شده توسط کاربر . برای تعریف شده توسط کاربر ، مقدار β T را وارد کنید (واحد SI: 1/Pa = Pa -1 ).
گزینه های مختلف برای تعریف ضریب انبساط حرارتی و تراکم پذیری از تعاریف ترمودینامیکی آنها ناشی می شود:
برای هر یک از موارد زیر و بر اساس انتخاب فوق، پیش فرض از ماده گرفته شده است . برای User تعریف شده مقدار یا عبارت دیگری را در قسمت متن وارد کنید.
• | سرعت صدا c (واحد SI: m/s). |
• | نسبت گرمای ویژه γ (بدون بعد). پیش فرض 1 است. |
• | تراکم پذیری ایزنتروپیک β s (واحد SI: 1/Pa = Pa -1 ). |
 | برای شرح دقیق معادلات حاکم و روابط سازنده، به پیشینه تئوری بخش ترموویسکوز آکوستیک مراجعه کنید . |
 | برای تجسم انرژی تلف شده به دلیل ویسکوزیته و هدایت حرارتی در پس پردازش، سه متغیر پس پردازش وجود دارد:
|
 | در موارد خاص، نمی توان جالب باشد که هدایت حرارتی را در مدل لحاظ نکنیم و همه فرآیندها را به عنوان آدیاباتیک (ایسنتروپیک) در نظر بگیریم. به عنوان مثال، این موضوع برای بیشتر مایعاتی که در آن لایه مرزی حرارتی بسیار نازکتر از ویسکوز است، مرتبط است. حل نکردن میدان دمایی T نیز درجاتی از آزادی (DOF) را ذخیره می کند. این امر با انتخاب گزینه فرمولاسیون آدیاباتیک در قسمت تنظیمات معادله صوتی ترموویسکوز حاصل می شود . همچنین برای پیشنهاداتی در مورد نحوه انتخاب یک حل کننده تکراری برای مسائل بزرگ، به پیشنهادات حل کننده برای مدل های آکوستیک ترموویسکوز بزرگ مراجعه کنید. |
