ماژول آکوستیک شامل دو پایگاه داده مواد است: مایعات و گازها، با خواص دینامیکی و حرارتی سیال وابسته به دما، و یک پایگاه داده مواد پیزوالکتریک با مواد پیزوالکتریک رایج.
احتمالاً دو ماده رایج مورد استفاده در آکوستیک هوا و آب هستند. در این بخش به طور خلاصه در مورد تعریف و خواص هوا و آب داخلی، مواد مایع از کتابخانه مواد بحث می کنیم.
متریال هوا و آب تعبیه شده مدل های کلی و تا حدی ساده شده هستند. به عنوان مثال، هوا نشان دهنده هوای خشک است و خواص مواد به رطوبت بستگی ندارد. این بدان معناست که برای شبیه‌سازی‌های ارزش مطلق با دقت بالا، داده‌های دقیق مواد باید وارد شوند. دو گزینه وجود دارد:
1 | استفاده از سیستم از پیش تعریف شده برای هوای مرطوب ، هوای خشک یا بخار آب که در ویژگی ترمودینامیک موجود با ماژول خواص مایع و گاز تعریف شده است . پس از تنظیم، یک ماده می تواند به طور خودکار تولید شود. |
2 | برای مثال، با پیروی از استاندارد IEC برای هوای مرطوب، مواد خود را ایجاد کنید (رجوع کنید به شماره 13 ). یک ماده را تنظیم کنید و بگذارید به ورودی های مدل لازم (فشار، دما یا رطوبت نسبی) بستگی داشته باشد. سپس، توابع درون یابی یا عبارات تحلیلی لازم را تنظیم کنید و مطالب را برای استفاده در آینده در کتابخانه تعریف شده توسط کاربر ذخیره کنید. |
 | هوای مرطوب از ترمودینامیک در کوپلر کالیبراسیون فشار متقابل با جزئیات آموزش ویژگی‌های مواد هوای مرطوب تولید می‌شود . مسیر کتابخانه کاربردی Acoustics_Module/Tutorials,_Thermoviscous_Acoustics/pressure_reciprocity_calibration_coupler |
 | مواد مایع هوا و آب برای نسخه COMSOL نسخه 5.4 به روز شد. برخی از داده‌های مادی برای ساده‌سازی مدل‌سازی اضافه شده‌اند و ناسازگاری‌های ناشی از گرد کردن حذف شده‌اند. برای استفاده از داده های مواد جدید و به روز، هنگام باز کردن یک مدل موجود (قدیمی تر از نسخه 5.4)، مطالب را حذف کرده و دوباره از پنجره Materials اضافه کنید. |
 | برای اطلاعات دقیق در مورد مواد ، کتابخانه مواد مایعات و گازها ، و کتابخانه مواد پیزوالکتریک به کتابچه راهنمای مرجع مولتیفیزیک COMSOL مراجعه کنید . |
 | برای اطلاعات دقیق در مورد سیستم از پیش تعریف شده به فصل ترمودینامیک در راهنمای کاربر خواص مایع و گاز مراجعه کنید . |
مواد هوا (خشک).
مواد هوای داخلی که هم در کتابخانه داخلی و هم در کتابخانه مایعات و گازها قرار دارد، معمولاً در برنامه‌ها و مدل‌ها استفاده می‌شود. خواص مواد نشان دهنده خواص هوای خشک بدون احتساب رطوبت است.
مواد هوا پارامترهای رایج مواد و وابستگی آنها به فشار محیط p A و دمای T را تعریف می کند . روابط ساده شده اند و همه وابستگی های ترمودینامیکی در نظر گرفته نمی شوند. سرعت صوت c و چگالی ρ از طریق قانون گاز ایده آل (با فرض رفتار آدیاباتیک) زیر تعریف می شوند.
با نسبت گرمای ویژه γ = 1.4، ثابت گاز R (COMSOL یک ثابت داخلی به نام R_const دارد )، و جرم مولی Mn = 0.02897 کیلوگرم بر مول. این ایده آل سازی هوا در بسیاری از موارد معتبر است. رجوع کنید به رفر. 2 . این بدان معنی است که سرعت صوت تابعی از فشار محیط برای این ماده هوای داخلی نیست.
برخی از خواص مواد فقط وابسته به دما هستند و توسط منحنی های تناسب چند جمله ای داده می شوند مانند:
• | ویسکوزیته دینامیکی μ = μ ( T ) |
• | ظرفیت گرمایی (ویژه) در فشار ثابت Cp = Cp ( T ) |
• | هدایت حرارتی k = k ( T ) |
برخی از ویژگی ها به صورت ثابت تعریف می شوند:
• | نسبت گرمای ویژه γ = 1.4 |
• | جرم مولی M n = 0.02897 کیلوگرم بر مول |
علاوه بر این، پارامترها و ویژگی های مواد وجود دارد که از تعاریف آنها و داده های مواد فوق مشتق شده اند:
• | ویسکوزیته توده μ B به عنوان μB = 0.6· μ ( T ) تعریف می شود تا با رفتار جذب مطابقت داشته باشد (به بحث در بخش ویسکوزیته حجیم مراجعه کنید ) . |
• | ضریب (ایزوباریک) انبساط حرارتی به عنوان α p = 1/ T تعریف می شود که از قانون گاز ایده آل پیروی می کند. |
• | پارامتر غیرخطی B / A نیز برای گازهایی که از قانون گاز ایده آل پیروی می کنند به صورت B / A = ( γ +1)/2 تعریف شده است (رجوع کنید به 12 مراجعه کنید ). |
مواد آب (تمیز).
آب داخلی، مواد مایع، که هم در کتابخانه داخلی و هم در کتابخانه مایعات و گازها قرار دارد، معمولاً در برنامه‌ها و مدل‌ها استفاده می‌شود. این ویژگی‌های مواد نشان‌دهنده ویژگی‌های آب تمیز بدون وابستگی به مثلاً شوری یا مقدار pH لازم برای توصیف آب نمک در اقیانوس است.
به طور خاص برای کاربردهای آکوستیک، خواص مواد آب شامل خواصی است که وابسته به دما هستند مانند:
• | سرعت صوت c = c ( T ) |
• | چگالی ρ = ρ ( T ) |
• | ویسکوزیته دینامیکی μ = μ ( T ) |
• | هدایت حرارتی k = k ( T ) |
• | ظرفیت گرمایی در فشار ثابت C p = C p ( T ) |
علاوه بر این، پارامترهای مواد دقیقی وجود دارد که از تعاریف بالا مشتق شده اند:
• | ویسکوزیته توده به صورت μ B = 2.79· μ ( T ) تعریف می شود. به منظور مطابقت با رفتار جذب، (به بحث در بخش ویسکوزیته توده مراجعه کنید ). |
• | ضریب (ایزوباریک) انبساط حرارتی از طریق تعریف ترمودینامیکی به صورت تعریف می شود. |
• | نسبت گرمای ویژه γ = γ(Τ) بر اساس رابطه ترمودینامیکی است |
.این تعریف در مدل های دقیق حل آکوستیک ترموویسکوز یا معادلات خطی ناویر-استوکس در آب ضروری است. این تعریف تضمین می کند که فقط روی γ = 1 تنظیم نشده است .
