رابط آکوستیک فشار، دامنه فرکانس (acpr) ( ) که در زیر شاخه آکوستیک فشار ( ) در هنگام اضافه کردن یک رابط فیزیک یافت میشود، برای محاسبه تغییرات فشار برای انتشار امواج صوتی در سیالات در شرایط پسزمینه ساکن استفاده میشود. این برای همه شبیه سازی های حوزه فرکانس با تغییرات هارمونیک میدان فشار مناسب است.
رابط فیزیک را می توان برای آکوستیک خطی توصیف شده توسط یک متغیر فشار اسکالر استفاده کرد. این شامل شرایط دامنه برای مدلسازی تلفات به روش همگن، به اصطلاح مدلهای سیال برای مواد متخلخل، و همچنین تلفات در مناطق باریک است. ویژگی های دامنه همچنین شامل میدان های صوتی پس زمینه و همچنین منابع تک قطبی و دوقطبی دامنه است. رفتار تضعیف موج صفحه امواج صوتی ممکن است به عنوان یک کمیت تعریف شده توسط کاربر وارد شود یا به عنوان تلفات ویسکوزیته و حرارتی توده ای تعریف شود.
رابط فیزیک معادله هلمهولتز را در حوزه فرکانس برای فرکانس های داده شده یا به عنوان یک مطالعه تجزیه و تحلیل فرکانس ویژه یا مدال حل می کند.
یک مدل آکوستیک میتواند بخشی از یک مدل چندفیزیکی بزرگتر باشد که برای مثال، برهمکنشهای بین ساختارها و امواج صوتی را توصیف میکند. این رابط فیزیک برای مدلسازی پدیدههای آکوستیک که شامل جریان سیال نیستند، مناسب است.
فشار صوت p ، که در آکوستیک فشار حل می شود، نشان دهنده تغییرات آکوستیک (یا فشار اضافی) به فشار محیط است. در غیاب جریان، فشار محیط به سادگی فشار اتمسفر مطلق استاتیک 105 Pa است.
هنگامی که ابعاد هندسی مسائل آکوستیک از 3 بعدی به 2 بعدی (تقارن مسطح یا متقارن محوری) یا به تقارن محوری 1 بعدی کاهش می یابد، می توان یک عدد موج خارج از صفحه kz و یک عدد موج محیطی m را مشخص کرد . در این مورد، عدد موجی که در معادلات k eq استفاده میشود، هم شامل عدد موج معمولی k و هم عدد موج خارج از صفحه و عدد موج محیطی است، در صورت لزوم.
جدول زیر اسامی و واحدهای SI را برای مهمترین کمیتهای فیزیکی در رابط فشار آکوستیک، دامنه فرکانس فهرست میکند:
تعداد
|
سمبل
|
SI یونایتد
|
مخفف
|
فشار
|
p
|
پاسکال
|
پا
|
تراکم
|
r
|
کیلوگرم بر متر 3
|
کیلوگرم بر متر مکعب
|
فرکانس
|
f
|
هرتز
|
هرتز
|
عدد موج
|
k
|
1/متر
|
1/m
|
منبع دوقطبی
|
qd
|
نیوتن/متر 3
|
N/ m3
|
منبع تک قطبی
|
Q m
|
1/ثانیه 2
|
1/ s2
|
سرعت صوت
|
j
|
متر/ثانیه
|
اماس
|
امپدانس آکوستیک خاص
|
z
|
پاسکال ثانیه/متر
|
پاس/متر
|
شتاب معمولی
|
a n
|
متر/ثانیه 2
|
m/s 2
|
محل منبع
|
r 0
|
متر
|
متر
|
جهت موج
|
n k
|
(بدون بعد)
|
1
|
در توضیحات زیر از عملکرد در این رابط فیزیک، زیرنویس c در ρc و cc ( به ترتیب چگالی و سرعت صوت) نشان میدهد که اینها میتوانند مقادیر پیچیدهای در مدلهای دارای میرایی باشند.
هنگامی که این رابط فیزیک اضافه می شود، این گره های پیش فرض نیز به Model Builder اضافه می شوند – مدل آکوستیک فشار ، مرز سخت صدا (دیوار) و مقادیر اولیه .
سپس، از نوار ابزار Physics ، گره های دیگری را اضافه کنید که به عنوان مثال، شرایط مرزی و شرایط نقطه را اجرا می کنند. همچنین میتوانید روی Pressure Acoustics کلیک راست کنید تا ویژگیهای فیزیک را از منوی زمینه انتخاب کنید.
گره های فیزیک – بخش معادلات
|
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) acpr است .
معادله
بخش Equation را باز کنید تا معادلات حل شده با فرم معادله مشخص شده را ببینید. انتخاب پیش فرض فرم معادله است که روی مطالعه کنترل شده تنظیم شده است. مطالعات موجود تحت Show equations با فرض انتخاب شده اند.
•
|
برای مطالعه کنترل شده ، تنظیمات مرزی مقیاسبندی و غیر بازتابی برای عملکرد عددی حلکنندههای مختلف بهینه شدهاند.
|
•
|
برای دامنه فرکانس ، تنظیماتی را که در ضریب مقیاس و تقریب شرایط مرزی غیر بازتابی توضیح داده شده است وارد کنید .
|
تنظیمات معادله آکوستیک فشار
•
|
برای اجزای متقارن محوری 1 بعدی، عدد موج خارج از صفحه پیشفرض k z (واحد SI: راد/متر) 0 راد بر متر است. عدد موج محیطی پیش فرض m (بدون بعد) 0 است. فشار به شکل زیر است:
|
•
|
برای اجزای متقارن محوری دوبعدی، عدد موج محیطی پیشفرض m (بدون بعد) 0 است. فشار به شکل زیر است:
|
•
|
برای اجزای دو بعدی، عدد موج خارج از صفحه پیشفرض kz (واحد SI : راد/متر) 0 راد بر متر است. فشار به شکل زیر است:
|
ضریب مقیاس و تقریب شرایط مرزی غیر منعکس کننده
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 به شرح زیر وارد کنید.
ضریب مقیاس پیشفرض Δ 1/ ω 2 است و تقریب شرط مرزی غیر بازتابنده مرتبه دوم است . این مقادیر با معادلات مطالعه دامنه فرکانس زمانی که معادلات مطالعه کنترل می شوند مطابقت دارد.
برای به دست آوردن معادلات مربوط به یک مطالعه فرکانس ویژه، ضریب مقیاس Δ را به 1 و تقریب شرایط مرزی غیر بازتابی را به مرتبه اول تغییر دهید .
تنظیمات سطح فشار صدا
سطح صفر در مقیاس دسی بل با نوع سیال متفاوت است. این مقدار یک فشار مرجع است که با 0 دسی بل مطابقت دارد. این متغیر در محاسبات سطح فشار صوت L p بر اساس ریشه میانگین مربع (rms) فشار prms رخ می دهد ، به طوری که
که در آن p ref فشار مرجع و ستاره (*) نشان دهنده مزدوج پیچیده است. این یک عبارت معتبر برای مورد فشار آکوستیک با زمان متغیر p است.
یک فشار مرجع برای سطح فشار صوت بر اساس نوع سیال انتخاب کنید:
•
|
از فشار مرجع برای هوا برای استفاده از فشار مرجع 20μPa ( 20· 10-6 Pa ) استفاده کنید.
|
•
|
از فشار مرجع برای آب استفاده کنید تا از فشار مرجع 1 μPa ( 1· 10-6 Pa) استفاده کنید .
|
•
|
فشار مرجع تعریف شده توسط کاربر برای وارد کردن فشار مرجع p ref، SPL (واحد SI: Pa). مقدار پیش فرض مانند هوا، 20 μPa است.
|
متغیرهای وابسته
این رابط فیزیک یک متغیر وابسته (فیلد) را تعریف می کند، فشار p . در صورت نیاز، نام را ویرایش کنید، که هم نام فیلد و هم نام متغیر وابسته را تغییر می دهد. اگر نام فیلد جدید با نام میدان فشار دیگری در مدل مطابقت داشته باشد، رابط ها درجات آزادی و نام متغیر وابسته را به اشتراک می گذارند. نام فیلد جدید نباید با نام یک فیلد از نوع دیگر، یا با نام جزء متعلق به فیلد دیگری مطابقت داشته باشد.
گسسته سازی
برای نمایش تنظیمات اضافی فراتر از دستورات تابع شکل در این بخش، روی دکمه Show More Options ( ) کلیک کنید و گزینه های Advanced Physics را در کادر محاوره ای Show More Options انتخاب کنید.
|
Eigenmodes of a Room : مسیر کتابخانه برنامه COMSOL_Multiphysics/Acoustics/Eigenmodes_of_room
|