ماژول آکوستیک عملکردی برای ارزیابی میدان فشار صوتی در ناحیه بیرونی یا میدان دور خارج از حوزه محاسباتی دارد. این ویژگی محاسبه میدان خارجی برای مشکلات آکوستیک فشار است. این بخش ابتدا تعریفی از میدان دور و نزدیک و سپس توصیه های کلی برای تجزیه و تحلیل میدان بیرونی ارائه می دهد.
مناطق میدان نزدیک و میدان دور
حوزه حل برای یک مسئله پراکندگی یا تشعشع را می توان به دو ناحیه تقسیم کرد که رفتار محلول را در فواصل مختلف از اشیاء و منابع منعکس می کند. در ناحیه دور ، امواج پراکنده یا ساطع شده به صورت موضعی مسطح هستند، سرعت و فشار با یکدیگر هم فاز هستند و نسبت بین فشار و سرعت به امپدانس مشخص مشخصه فضای آزاد یک موج مسطح rc نزدیک می شود.
با نزدیک‌تر شدن به منابع به ناحیه میدان نزدیک ، فشار و سرعت به تدریج از فاز خارج می‌شوند. این بدان معنی است که میدان صوتی حاوی انرژی است که به بیرون حرکت نمی کند یا تابش نمی کند. این مؤلفه‌های موج فزاینده به طور مؤثر در نزدیکی منبع به دام می‌افتند. با نگاهی به سطح فشار صوت، ماکزیمم و مینیمم محلی در ناحیه میدان نزدیک آشکار است.
طبیعتاً مرز بین مناطق میدان نزدیک و میدان دور تیز نیست. یک دستورالعمل کلی این است که ناحیه میدان دور فراتر از آخرین حداکثر انرژی محلی است، یعنی منطقه ای که دامنه فشار به طور یکنواخت با نرخی متناسب با فاصله R از هر منبع یا جسمی کاهش می یابد.
تعریف مشابهی از ناحیه میدان دور منطقه ای است که در آن الگوی تابش – مکان های مینیمم و ماکزیمم محلی در فضا – مستقل از فاصله تا منبع موج است. این معادل معیار پراش فراونهوفر در اپتیک است، که برای اعداد فرنل، F = a 2 / λ R ، بسیار کوچکتر از 1 رخ می دهد . برای اهداف مهندسی، این تعریف از منطقه میدان دور را می توان اعمال کرد:
(2-7)
در معادله 2-7 ، a شعاع کره ای است که تمام اجسام و منابع را در بر می گیرد، λ طول موج و k عدد موج است. روش دیگری برای نوشتن عبارت منجر به مشاهده مفیدی می‌شود که اندازه ناحیه میدان نزدیک که در واحدهای منبع-شعاع بیان می‌شود، متناسب با عدد بی‌بعد k a است ، با پیش فاکتور کمی بزرگ‌تر از یک. این رابطه به عنوان شعاع ریلی R 0 = S / λ شناخته می شود ، که در آن S منطقه منبع است، به عنوان مثال برای یک پیستون.
دانستن وسعت ناحیه میدان نزدیک هنگام اعمال شرایط مرزی تشعشع مفید است زیرا این شرایط فقط در ناحیه میدان دور دقیق هستند. از سوی دیگر، PML ها را می توان برای کوتاه کردن دامنه ای که از قبل در منطقه نزدیک میدان است استفاده کرد.
بازنمایی انتگرال هلمهولتز-کیرشهوف
در بسیاری از موارد، حل معادله هلمهولتز آکوستیک در همه جای حوزه ای که نتایج درخواست شده است، نه عملی است و نه ضروری. برای محیط های همگن، محلول در هر جایی خارج از یک سطح بسته که شامل همه منابع و پراکنده ها است، می تواند به عنوان یک انتگرال مرزی بر حسب مقادیر ارزیابی شده روی سطح نوشته شود. برای ارزیابی این انتگرال هلمهولتز-کیرشهوف ، لازم است هر دو مقدار دیریکله و نویمان را در سطح بدانیم. در مورد آکوستیک، این بدان معنی است که اگر فشار و مشتق نرمال آن در یک سطح بسته شناخته شود، میدان صوتی را می توان در هر نقطه خارج از آن، از جمله دامنه و فاز محاسبه کرد. این قابلیت در محاسبه میدان خارجی گنجانده شده استویژگی. این ویژگی دو گزینه برای ارزیابی دارد، یکی انتگرال کامل (پیش‌فرض) و دیگری که فقط در میدان بسیار دور به نظر می‌رسد. برای جزئیات بیشتر به بخش نظریه برای محاسبه میدان خارجی: انتگرال هلمهولتز-کیرشهوف مراجعه کنید.
انتگرال کامل
برای ارزیابی انتگرال کامل Helmholtz-Kirchhoff، از گزینه Full integral پیش فرض در نوع گزینه های انتگرال استفاده کنید. انتگرال کامل Helmholtz-Kirchhoff فشار (از جمله فاز) را در هر نقطه در یک فاصله محدود از سطح منبع می دهد. این در بسیاری از کاربردهای صوتی ضروری است، به عنوان مثال، هنگام تجزیه و تحلیل حساسیت مبدل ها. توجه داشته باشید که ادغام عددی در فواصل بسیار زیاد دقت را از دست می دهد. محاسبه میدان خارجی را ببینید .
حد میدان دور
در بسیاری از کاربردهای پراکندگی، کمیت مورد نظر الگوی تابش میدان دور است که می تواند به عنوان حد r تعریف شود | p | وقتی r در یک جهت معین به بی نهایت می رود. برای ارزیابی فشار در محدوده میدان دور، نوع انتگرال را روی تقریب انتگرال میدان دور برای r ∞ در تنظیمات متغیرهای میدان خارجی تنظیم کنید. با این گزینه، فقط جهت نقطه ارزیابی r مورد توجه است نه فاصله | r |. محاسبه میدان خارجی را ببینید .
اپراتور میدان خارجی
فشار میدان خارجی با استفاده از اپراتور میدان خارجی ارزیابی می شود. نام در فیلد ورودی نام متغیر فیلد خارجی تعریف شده و پیش‌فرض pext است .
فشار میدان بیرونی را می توان در یک نقطه معین ( x 0 ، y 0 ، z 0 ) به سادگی با نوشتن pext(x0,y0,z0) ارزیابی کرد . برای ارزیابی سطح فشار صدا در همان نقطه، استفاده از عملگر ()subst سودمند است و برای مثال، subst (acpr.efc1.Lp_pext,x,x0,y,y0,z,z0) را بنویسید .
 | برای مثال، به درایور بلندگو : مسیر کتابخانه برنامه Acoustics_Module/Electroacoustic_Transducers/loudspeaker_driver مراجعه کنید . |
این ارزیابی ها به طور خودکار در ویژگی های پس پردازش اختصاصی ارائه شده در بخش زیر انجام می شود.
