رابط Thermoviscous Acoustics، Frequency Domain (ta) ( 
) که در زیر شاخه Thermoviscous Acoustics ( ) در هنگام افزودن یک رابط فیزیک یافت می شود، برای محاسبه تغییرات آکوستیک فشار، سرعت و دما استفاده می شود. این رابط فیزیک برای مدل‌سازی دقیق آکوستیک در هندسه‌هایی با ابعاد کوچک، که اغلب به عنوان میکروآکوستیک شناخته می‌شود، مورد نیاز است.. در نزدیکی دیوارها، تلفات چسبناک و هدایت حرارتی به دلیل وجود لایه‌های مرزی مهم می‌شوند. ضخامت این لایه های مرزی به عنوان عمق نفوذ چسبناک و حرارتی نیز شناخته می شود. به همین دلیل لازم است اثرات هدایت حرارتی و تلفات ویسکوز به طور صریح در معادلات حاکم گنجانده شود. برای مثال، هنگام مدل‌سازی پاسخ مبدل‌هایی مانند میکروفون، بلندگوهای مینیاتوری و گیرنده‌ها استفاده می‌شود. کاربردهای دیگر شامل تجزیه و تحلیل بازخورد در سمعک و دستگاه های تلفن همراه یا مطالعه ارتعاشات میرا سازه های MEMS است.
) که در زیر شاخه Thermoviscous Acoustics
( ) در هنگام افزودن یک رابط فیزیک یافت می شود، برای محاسبه تغییرات آکوستیک فشار، سرعت و دما استفاده می شود. این رابط فیزیک برای مدل‌سازی دقیق آکوستیک در هندسه‌هایی با ابعاد کوچک، که اغلب به عنوان میکروآکوستیک شناخته می‌شود، مورد نیاز است.. در نزدیکی دیوارها، تلفات چسبناک و هدایت حرارتی به دلیل وجود لایه‌های مرزی مهم می‌شوند. ضخامت این لایه های مرزی به عنوان عمق نفوذ چسبناک و حرارتی نیز شناخته می شود. به همین دلیل لازم است اثرات هدایت حرارتی و تلفات ویسکوز به طور صریح در معادلات حاکم گنجانده شود. برای مثال، هنگام مدل‌سازی پاسخ مبدل‌هایی مانند میکروفون، بلندگوهای مینیاتوری و گیرنده‌ها استفاده می‌شود. کاربردهای دیگر شامل تجزیه و تحلیل بازخورد در سمعک و دستگاه های تلفن همراه یا مطالعه ارتعاشات میرا سازه های MEMS است.رابط فیزیک معادلات حوزه فرکانس را با فرض هارمونیک بودن همه میدان ها و منابع حل می کند. تغییرات هارمونیک همه میدان ها و منابع توسط e i ω t با استفاده از قرارداد + i ω داده می شود . آکوستیک خطی فرض می شود. جلوه‌های غیرخطی را می‌توان هنگام مدل‌سازی در حوزه زمان با استفاده از ویژگی Thermoviscous Acoustics، Transient Interface و Nonlinear Thermoviscous Acoustics Contributions در نظر گرفت .
معادلات تعریف شده توسط آکوستیک ترموویسکوز، رابط دامنه فرکانس، معادلات خطی شده ناویر-استوکس در شرایط پس زمینه ساکن هستند که معادلات تداوم، تکانه و انرژی را حل می کنند (معادلات اغتشاش مرتبه اول). آکوستیک ترموویسکوز به عنوان آکوستیک ویسکوترمال یا گاهی اوقات ترموآکوستیک نیز شناخته می شود (با حوزه بحث گرمایش و سرمایش با استفاده از آکوستیک اشتباه نشود). با توجه به توضیحات دقیق لازم هنگام مدل‌سازی آکوستیک ترموویسکوز، مدل به طور همزمان فشار صوتی p ، تغییر سرعت صوتی u (سرعت ذرات)، و تغییرات دمای آکوستیک T را حل می‌کند.. این برای هندسه های دکارتی 3 بعدی، 2 بعدی و 1 بعدی و همچنین برای هندسه های متقارن محوری 2 بعدی و 1 بعدی در دسترس است.
رابط آکوستیک ترموویسکوز، دامنه فرکانس در فرمول به اصطلاح میدان پراکنده فرموله شده است که در آن میدان کل ( t زیرنویس ) مجموع میدان پراکنده (میدان حل شده برای، p ، u ، و T ) و یک آکوستیک پس زمینه ممکن است. فیلد (زیرنویس b )، به گونه ای که
هنگامی که هیچ ویژگی زمینه‌های صوتی پس‌زمینه وجود ندارد (مقادیر فیلد پس‌زمینه به‌صورت پیش‌فرض صفر است)، فیلد کل به سادگی فیلد حل‌شده است، p t = p ، u t = u ، و T t = T. تمامی معادلات حاکم و شرایط مرزی در مجموع متغیرهای میدان فرموله می شوند.
هنگامی که این رابط فیزیک اضافه می شود، این گره های پیش فرض نیز به Model Builder – مدل آکوستیک ترموویسکوز ، دیوار و مقادیر اولیه اضافه می شوند . سپس، از نوار ابزار Physics ، گره های دیگری را اضافه کنید که به عنوان مثال، شرایط مرزی و منابع را پیاده سازی می کنند. همچنین می‌توانید روی Thermoviscous Acoustics کلیک راست کنید تا ویژگی‌های فیزیک را از منوی زمینه انتخاب کنید.
 | برای استراتژی‌های مدل‌سازی خوب، پیشنهادات حل‌کننده، اطلاعات پس‌پردازش، و همچنین نکات و ترفندها، بخش Modeling with Thermoviscous Acoustics Branch را ببینید . |
در رابط فیزیک آکوستیک ترموویسکوز
همانطور که گفته شد ، رابط آکوستیک ترموویسکوز، دامنه فرکانس معادلات کامل خطی شده ناویر-استوکس (ممنتوم)، تداوم و انرژی را حل می کند. این برای انتشار امواج خطی تراکم پذیر در یک سیال کلی چسبناک و رسانای حرارتی حل می شود. مقیاس طولی که در آن توصیف صوتی ترموویسکوز ضروری است با ضخامت لایه مرزی چسبناک (عمق نفوذ چسبناک) که
و ضخامت لایه مرزی حرارتی (عمق نفوذ حرارتی)
جایی که تعریف نمادهای f , μ , ρ 0 , k و C p را می توان در جدول 6-1 یافت . ضخامت هر دو لایه مرزی به فرکانس f بستگی دارد و با افزایش فرکانس کاهش می یابد. نسبت دو مقیاس طولی مربوط به عدد پراندتل غیر بعدی Pr است .
که اهمیت نسبی اثرات حرارتی و چسبناک را برای یک ماده معین تعریف می کند. در هوا در دمای 20 درجه سانتیگراد و 1 اتمسفر، ضخامت لایه مرزی چسبناک 0.22 میلی متر در 100 هرتز است در حالی که در آب در شرایط مشابه فقط 55 میکرو متر است. عدد پراندتل در هوا 0.7 و در آب 7 است.
 | مقدار ضخامت لایه مرزی چسبناک و حرارتی و همچنین عدد پراندتل را در پس پردازش ارزیابی کنید. آنها به ترتیب با متغیرهای ta.d_visc ، ta.d_therm و ta.Pr تعریف می شوند . |
کمیت‌های فیزیکی که معمولاً در رابط‌های صوتی ترموویسکوز استفاده می‌شوند در جدول 6-1 زیر تعریف شده‌اند.
تعداد | سمبل | SI یونایتد | مخفف |
فشار (آکوستیک) | پ | پاسکال | پا |
فشار آکوستیک کل | p t | پاسکال | پا |
فشار آکوستیک پراکنده | p s | پاسکال | پا |
تغییرات دما (آکوستیک) | تی | کلوین | ک |
تغییر دمای کل | تی تی | کلوین | ک |
تغییرات دمایی پراکنده | تی اس | کلوین | ک |
میدان سرعت صوتی | u = ( u , v , w ) | متر/ثانیه | ام‌اس |
میدان سرعت آکوستیک کل | تو تی | متر/ثانیه | ام‌اس |
میدان سرعت صوتی پراکنده | تو _ | متر/ثانیه | ام‌اس |
ویسکوزیته دینامیکی | متر | پاسکال · دوم | پس |
ویسکوزیته توده ای | μ B | پاسکال · دوم | پس |
رسانایی گرمایی | ک | وات/متر·کلوین | W/(m·K) |
ظرفیت گرمایی در فشار ثابت | ج ص | ژول / متر 3 · کلوین | J/(m3 K ) |
تراکم پذیری ایزوترمال | β T | 1/پاسکال | 1/Pa |
ضریب انبساط حرارتی (ایزوباریک) | یک صفحه | 1/کلوین | 1/K |
نسبت گرمای ویژه | ج | (بدون بعد) | 1 |
فرکانس | f | هرتز | هرتز |
عدد موج | ک | 1/متر | 1/m |
فشار پس زمینه تعادل | p 0 | پاسکال | پا |
تراکم پس زمینه تعادل | p 0 | کیلوگرم بر متر 3 | کیلوگرم بر متر مکعب |
دمای پس زمینه تعادل | T 0 | کلوین | ک |
سرعت صوت | ج | متر/ثانیه | ام‌اس |
امپدانس آکوستیک خاص | ز | پاسکال · ثانیه / متر | پاس/متر |
امپدانس آکوستیک | Z ac | پاسکال · ثانیه / متر 3 | Pas·s/m 3 |
 | همانطور که رابط فیزیک آکوستیک ترموویسکوز فشار، سرعت و دما را حل می کند، مدل ها به راحتی می توانند بزرگ شوند و حاوی DOF های زیادی باشند. برای پیشنهادات در مورد چگونگی حل مدل های آکوستیک ترموویسکوز بزرگ، به پیشنهادات حل کننده برای مدل های آکوستیک ترموویسکوز بزرگ مراجعه کنید . |
تنظیمات
Label نام رابط فیزیک پیش فرض است .
Name عمدتاً به عنوان پیشوند دامنه برای متغیرهای تعریف شده توسط رابط فیزیک استفاده می شود. به چنین متغیرهای رابط فیزیک در عبارات با استفاده از الگوی <name> مراجعه کنید.<variable_name> . به منظور تمایز بین متغیرهای متعلق به رابط های فیزیکی مختلف، رشته نام باید منحصر به فرد باشد. فقط حروف، اعداد و زیرخط (_) در قسمت نام مجاز هستند . کاراکتر اول باید یک حرف باشد.
نام پیش فرض (برای اولین رابط فیزیک در مدل) ta است .
معادله
بخش Equation را باز کنید تا معادلات حل شده با فرم معادله مشخص شده را ببینید. انتخاب پیش فرض برای فرم معادله روی Study controlled تنظیم شده است . مطالعات موجود تحت Show equations با فرض انتخاب شده اند .
• | برای مطالعه کنترل شده ، مقیاس گذاری معادلات برای عملکرد عددی حل کننده های مختلف و انواع مطالعه بهینه شده است. |
• | برای دامنه فرکانس، می‌توانید به صورت دستی پارامتر مقیاس‌پذیری Δ را در قسمت تنظیمات معادله صوتی ترموویسکوز وارد کنید . |
• | برای تجزیه و تحلیل Mode می توانید فرکانس تحلیل Mode را به صورت دستی وارد کنید (قابل استفاده در تقارن محوری دو بعدی و دو بعدی). |
تنظیمات معادله آکوستیک ترموویسکوز
فرمولاسیون آدیاباتیک
برای انتخاب فرمول آدیاباتیک کلیک کنید تا از یک معادله حالت آدیاباتیک استفاده کنید و درجه آزادی درجه حرارت را برای معادلات صوتی ترموویسکوز غیرفعال کنید. این فرمول زمانی قابل استفاده است که تلفات حرارتی نادیده گرفته شود، این اغلب در مایعات مانند آب صادق است. در گازها، مانند هوا، از طرف دیگر فرمولاسیون کامل ضروری است. هنگامی که فرمول آدیاباتیک انتخاب می شود، همه شرایط و گزینه های دما در رابط کاربری غیرفعال می شوند.
پسوند حالت خارج از هواپیما
در مدل‌های متقارن محوری دوبعدی و دوبعدی، برای انتخاب پسوند حالت خارج از صفحه کلیک کنید تا بُعد سوم را به طور ضمنی مدل کنید. هنگامی که انتخاب می شود، درجه آزادی اضافی، برای سرعت، در جهت خارج از صفحه حل می شود. رفتار با وارد کردن عدد موج خارج از صفحه kz در مدل‌های دوبعدی تعیین می‌شود. یا با وارد کردن عدد حالت آزیموتال m در مدل های متقارن محوری دوبعدی. دومی یک موج ازیموتال k m = m / r را تعریف می کند . سپس تمام گرادیان های خارج از صفحه فیلدها بر حسب عدد موج تعریف می شوند. معادلات حل شده دقیقاً از معادلات استفاده شده در معادلات پیروی می کنندفرمول برای رابط حالت مرزی .
ضریب مقیاس
برای همه ابعاد اجزا و در صورت نیاز، کلیک کنید تا قسمت معادله باز شود ، سپس دامنه فرکانس را به عنوان فرم معادله انتخاب کنید و تنظیمات را مطابق زیر وارد کنید.
ضریب مقیاس پیش‌فرض Δ 1/( i ω) است . این مقدار با معادلات مطالعه دامنه فرکانس زمانی که معادلات مطالعه کنترل می شوند مطابقت دارد. برای به دست آوردن معادلات مربوط به مطالعه فرکانس ویژه ، ضریب مقیاس Δ را به 1 تغییر دهید. تغییر ضریب مقیاس بر جفت شدن با دیگر فیزیک ها تأثیر می گذارد.
تنظیمات سطح فشار صدا
تنظیمات مربوط به تنظیمات سطح فشار صدا برای رابط آکوستیک فشار، دامنه فرکانس را ببینید .
سرعت موج معمولی برای لایه های کاملاً منطبق
مقدار یا عبارتی را برای سرعت موج معمولی برای لایه‌های کاملاً مطابق c ref وارد کنید (واحد SI: m/s). پیش فرض ta.c است و مقدار به طور خودکار از مدل متریال گرفته می شود. اگر از چندین ماده یا مدل مواد استفاده می شود، بهترین روش افزودن یک PML برای هر کدام است. این تضمین می کند که طول موج معمولی در هر ویژگی PML پیوسته است.
پایدارسازی
برای نمایش این بخش، روی دکمه Show More Options ( ) کلیک کنید و Stabilization را انتخاب کنید . بدون تثبیت اعمال شده (پیش‌فرض)، تثبیت حداقل مربعات Galerkin (GLS) یا تثبیت‌سازی در جهت باد پتروف-گالرکین (SUPG) را انتخاب کنید . هنگامی که مسائل صوتی ترموویسکوز خطی حل می شوند (مانند حوزه فرکانس)، مسئله عددی با گسسته سازی پیش فرض P1-P2-P2 پایدار است. فعال کردن تثبیت، ثبات را برای سایر ترکیبات سفارشات گسسته نیز تضمین می کند.
) کلیک کنید و Stabilization را انتخاب کنید . بدون تثبیت اعمال شده (پیش‌فرض)، تثبیت حداقل مربعات Galerkin (GLS) یا تثبیت‌سازی در جهت باد پتروف-گالرکین (SUPG) را انتخاب کنید . هنگامی که مسائل صوتی ترموویسکوز خطی حل می شوند (مانند حوزه فرکانس)، مسئله عددی با گسسته سازی پیش فرض P1-P2-P2 پایدار است. فعال کردن تثبیت، ثبات را برای سایر ترکیبات سفارشات گسسته نیز تضمین می کند.تنظیمات پورت جهانی
برای فعال کردن گزینه Activate Port Sweep (به صورت پیش فرض انتخاب نشده) را انتخاب کنید. این گزینه برای محاسبه ماتریس پراکندگی کامل زمانی که از شرایط Port استفاده می شود استفاده می شود. برای جزئیات بیشتر به بخش فرعی Port Sweep Functionality مراجعه کنید . این بخش فقط برای تقارن محوری سه بعدی، دو بعدی و دو بعدی وجود دارد.
نرمال‌سازی شکل حالت را به‌عنوان Amplitude normalized (پیش‌فرض) یا Power normalized انتخاب کنید . این تنظیم کنترل می‌کند که آیا شکل‌های حالت عادی شده‌اند تا دامنه حداکثر فشار واحد داشته باشند یا توان واحد را حمل کنند. انتخاب نحوه تفسیر ماتریس پراکندگی را تعیین می کند.
گسسته سازی
از لیست، ترتیب و نوع عنصر (لاگرانژ یا سرندیپیتی) را به ترتیب برای فشار ، فیلد سرعت ، و تغییر دما انتخاب کنید . پیش‌فرض برای فشار خطی و برای سرعت و دما درجه دوم است.
 |
|
 | انتخاب بین توابع شکل Lagrange و Serendipity روی تعداد DOFهای حل شده برای مش های مخدوش و بر روی پایداری آن تأثیر می گذارد. |
متغیرهای وابسته
این رابط فیزیک این متغیرهای وابسته (فیلدها) را تعریف می کند: فشار p ، میدان سرعت u و اجزای آن، و تغییر دما T. نام ها را می توان تغییر داد اما نام فیلدها و متغیرهای وابسته باید در یک مدل منحصر به فرد باشد.
 |
|
 | در کتابچه راهنمای COMSOL Multiphysics Reference جدول 2-4 را برای پیوند به بخش های مشترک و جدول 2-5 را به گره های ویژگی مشترک ببینید . همچنین می توانید اطلاعات را جستجو کنید: برای باز کردن پنجره راهنما ، F1 را فشار دهید یا برای باز کردن پنجره مستندسازی ، کلیدهای Ctrl+F1 را فشار دهید . |
 |
|
