 |
فلومتر اولتراسوند با پیکربندی عمومی زمان پرواز
معرفی
دانستن سرعت یک سیال متحرک در تمام مواردی که از سیال برای انتقال مواد یا انرژی استفاده می شود مهم است. اتفاقاً این فرآیند برای بخش بزرگی از وظایفی که ما در زندگی روزمره خود انجام می دهیم یا با آنها تعامل داریم، اساسی است: از کاربردهای صنعتی در تولید به عنوان مثال غذاها و نوشیدنی ها، داروها و سایر مواد شیمیایی تا کارهای شخصی مانند اندازه گیری مصرف آب در خانه یا تعیین میزان گاز پمپ شده به ماشین شما، برای کاربردهای پزشکی مانند تعیین جریان خون در رگ ها یا استنشاق هوا به ریه ها. بنابراین، جای تعجب نیست که روش‌های متنوعی برای تعیین سرعت جریان ایجاد شده‌اند.
در روش زمان پرواز یا زمان عبور برای تعیین سرعت جریان، یک سیگنال اولتراسونیک از طریق جریان اصلی در یک لوله برای تعیین غیرتهاجمی سرعت آن ارسال می‌شود. با ارسال سیگنال در یک زاویه نسبت به جریان اصلی، سیگنال اولتراسوند در صورت حرکت در جهت جریان اصلی، سریعتر از سرعت صوت حرکت می کند، یا اگر در خلاف آن حرکت کند، سرعت آن کمتر از سرعت صوت است. اختلاف زمان سفر در دو جهت به صورت خطی با سرعت جریان اصلی افزایش می یابد. بنابراین می توان سرعت جریان اصلی را بدون قرار دادن هیچ جسم فیزیکی در آن استنتاج کرد. فلومترهای این نوع کاربردهای زیادی دارند به ویژه در محیط‌های صنعتی که غیرتهاجمی بودن آنها سودمند است و نمونه‌هایی از آن شامل جریان‌های ساینده، خورنده و بهداشتی است.
تنها محدودیت عمده برای استفاده از فلومترهای اولتراسوند در زمان پرواز، برای مایعاتی است که حاوی مقادیر قابل توجهی حباب یا ذرات معلق هستند. دلیل آن این است که سونوگرافی به طور قابل توجهی توسط اشیاء ضعیف می شود و در نتیجه فقط سیگنال بسیار ضعیفی به سنسور در سراسر لوله اصلی می رسد. برای اندازه‌گیری سرعت جریان در این موارد، یک فرستنده و گیرنده ترکیبی اولتراسوند را منتشر می‌کنند که از اجسام معلق منعکس می‌شود و سرعت جریان را می‌توان از شیفت داپلر بین سیگنال منتشر شده و دریافتی محاسبه کرد.
در اینجا نحوه مدلسازی یک فلومتر اولتراسوند با زمان گذرا خیس شده در COMSOL Multiphysics را نشان می‌دهیم. فلومترهای اولتراسوند مرطوب دارای یک لوله سیگنال اختصاصی برای سیگنال اولتراسوند هستند و بنابراین کل دستگاه در کارخانه صنعتی نصب می شود. برعکس، فلومترهای اولتراسوند گیره دار قابل حمل نیز وجود دارد، آنها در حین کار در قسمت بیرونی لوله اصلی نصب می شوند. این نوع فلومتر به دلیل تداخل اولتراسوند ناشی از انتقال سیگنال از دیواره لوله، دقت کمتری دارد.
مدل تنظیم شده در اینجا مشکل گذرا سیگنالی را که از جریان پایین دست عبور می کند را حل می کند. سیگنال در حال حرکت به سمت بالا از قبل محاسبه شده و به عنوان داده وارد می شود. تفاوت در زمان رسیدن برای تخمین سرعت جریان اصلی استفاده می شود. با توجه به فرکانس بالای سیگنال استفاده شده (~ 2.5 مگاهرتز)، ما از معادله موج همرفتی، رابط فیزیک زمان صریح، که در شاخه اولتراسوند یافت می شود، استفاده خواهیم کرد که برای موقعیت های فرکانس بالا گذرا طراحی شده است. این روش بسیار کارآمد حافظه است و قادر است 7.5 میلیون درجه آزادی (~10 7 DOFs) این مدل را با استفاده از حدود 7.5 گیگابایت رم حل کند.
توجه: این برنامه هم به ماژول آکوستیک و هم به ماژول CFD نیاز دارد.
تعریف مدل
یک تصویر شماتیک از فلومتر اولتراسوند مدل سازی شده (با استفاده از یک صفحه تقارن) با حاشیه نویسی و هندسه در شکل 1 نشان داده شده است .
شکل 1: تصویر شماتیک فلومتر اولتراسوند. لوله سیگنال کوچکتر به طول L 1 نسبت به لوله اصلی که شامل جریان مورد بررسی است زاویه دارد.
فلومتر از یک لوله اصلی و یک لوله سیگنال کوچکتر (مجرای مبدل) تشکیل شده است که در زاویه α نسبت به لوله اصلی قرار می گیرد. قطر D لوله اصلی 5 میلی متر است در حالی که لوله سیگنال دارای قطر 2 میلی متر است و نسبت به لوله اصلی در زاویه α = 45 درجه است. طول لوله سیگنال L = 2 L 1 + L 2 است . سیال در شرایط جوی معمولی به عنوان آب در نظر گرفته می شود و میانگین سرعت جریان پس زمینه U 0 = 10 متر بر ثانیه در نظر گرفته می شود.
این مدل مشکل کامل سه بعدی را حل می کند. از تقارن محوری برای کارایی محاسباتی استفاده می‌شود، بنابراین تنها نیمی از کانال مدلسازی می‌شود.
جریان پس زمینه: CFD
اولین گام در روش مدلسازی ایجاد یک جریان پس‌زمینه واقعی است ( p 0 , u 0 ). این جریان ثابت است و با استفاده از شبیه سازی CFD به دست می آید. انتظار می‌رود جریان پس‌زمینه با عدد رینولدز ( Re ) در حدود 5·10 4 تحت شرایط عملیاتی آشفته باشد. جریان با استفاده از رابط K- ω ماژول CFD، جریان آشفته مدلسازی می‌شود.
آکوستیک: معادله موج همرفت، زمان صریح
در مشکل آکوستیک، یک سیگنال بازجویی اولتراسوند در انتهای مبدل (سیگنال) لوله سیگنال تجویز می شود. روش زمان پرواز مستلزم این است که یک سیگنال از هر دو انتها ارسال شود، بنابراین در یک دستگاه واقعی هر دو انتها به عنوان فرستنده و همچنین گیرنده عمل می کنند. در مدل فعلی، ما فقط سیگنال در حال حرکت به سمت پایین دست را مدل می کنیم در حالی که سیگنال در حال حرکت به سمت بالا از یک فایل داده وارد می شود. داده ها را می توان به سادگی با تغییر مرزهای منبع و گیرنده تولید کرد.
سیگنال بازجویی یک موج سینوسی است که با یک پالس گاوسی مدوله شده است. با تجویز سرعت نرمال v n در مرز منبع مدل سازی می شود
(1)
که در آن A = 0.1 میلی متر دامنه سیگنال است، ω 0 = 2 π f 0 ، f 0 = 2.5 مگاهرتز، و T 0 = 1/ f 0 است . سیگنال در معادله 1 دارای پهنای باند تقریباً f 0 است که همان فرکانس سیگنال حامل است. با استفاده از معادله موج همرفت، رابط زمان صریح، مش باید اندازه ای تقریباً نصف اندازه کوچکترین طول موج λ 0 داشته باشد.(بزرگترین فرکانس) که باید حل شود. این مورد از آنجایی است که رابط، به طور پیش فرض، از توابع شکل مرتبه چهارم استفاده می کند. این ترکیبی از توابع اندازه و شکل مش، عملکرد بهینه را برای روش گالرکین ناپیوسته، که رابط مبتنی بر آن است، می دهد.
تخمین سرعت جریان
می توان تخمینی از زمانی که دو سیگنال طول می کشد تا به گیرنده های خود در طرف مقابل برسند، ساخت. این تخمین می تواند برای استخراج یک عبارت تقریبی برای میانگین سرعت جریان پس زمینه U 0 استفاده شود . در واقع، این اصل کار در پشت فلومترهای اولتراسوند است. یعنی، اختلاف زمانی Δ T بین دو سیگنال ساطع شده را اندازه گیری کنید و از این زمان برای استخراج میانگین سرعت جریان استفاده کنید، که احتمالاً با یک ضریب تصحیح که در زیر توضیح داده شده است، تصحیح می شود.
جریان پس‌زمینه عمدتاً در لوله اصلی است، با سرعت‌های بسیار کم در لوله سیگنال، شکل 1 را ببینید . فاصله لوله سیگنال در سراسر لوله اصلی با L 2 نشان داده می شود ، در حالی که قسمتی که در دو طرف گسترش می یابد دارای طول محوری L 1 (شاخه های جانبی) است. بنابراین، طول کل لوله سیگنال L = 2 L 1 + L 2 را برآورده می کند . جهت لوله سیگنال با n L نشان داده می شود که زاویه بین لوله سیگنال و لوله اصلی α فوق الذکر است . با فرض اینکه می توان جریان پس زمینه در شاخه های جانبی را نادیده گرفت، زمان T 1 استبنابراین، عبور از T 1 = L 1 / c 0 ، مستقل از اینکه سیگنال اولتراسوند در بالادست یا پایین دست حرکت می کند، لازم است . حال، با فرض ثابت بودن جریان پس‌زمینه در طول لوله اصلی (این می‌تواند یک تقریب منطقی برای جریان‌های بسیار آشفته باشد)، میدان سرعت را می‌توان u 0 = U 0 e x نوشت . مدت زمانی که T 2 طول می کشد تا سیگنال فاصله L 2 را منتشر کند ، بستگی به حرکت آن در بالادست یا پایین دست دارد. زمان T 2 بر اساس مفروضات ساخته شده،
که در آن c 0 سرعت صوت است. بنابراین، اختلاف زمانی مورد انتظار Δ T بین دو سیگنال توسط داده می شود
این عبارت بالا می تواند برای تخمین میانگین جریان پس زمینه بر اساس اندازه گیری اختلاف زمانی ΔT استفاده شود . بیان این است
(2)
توجه داشته باشید که یک فرض ساده‌کننده حیاتی برای معادله 2 این است که جریان پس‌زمینه در سراسر لوله ثابت است. در واقع، بیشتر جریان های پس زمینه در سراسر لوله اصلی ثابت نیستند. حالت شدید جریان آرام است که در آن پروفیل جریان یک سهمی خواهد بود، اما جریان آشفته معمولی نیز پروفیل سرعت متغیری را نشان می‌دهد.
نتایج و بحث
جریان میانگین پس زمینه ابتدا با استفاده از رابط جریان آشفته از ماژول CFD شبیه سازی شده است. دامنه سرعت و پروفیل جریان به ترتیب در شکل 2 و شکل 3 نشان داده شده است .
شکل 2: میزان متوسط جریان پس زمینه در فلومتر.
شکل 3: پروفیل جریان متوسط پس زمینه، از طریق مقطع مجرای اصلی رسم شده است.
فشار آکوستیک در صفحه تقارن فلومتر برای چهار زمان مختلف در شکل 4 نشان داده شده است . این دنباله (شامل تمام زمان‌های ذخیره‌شده) را می‌توان در COMSOL تحت گره صادرات با انتخاب Animation>Player متحرک کرد . این یک راه بسیار شهودی برای تجسم پالس انتشار می دهد.
شکل 4: سیگنال فشار در صفحه تقارن فلومتر اولتراسوند در 4 بار.
سرعت ذرات آکوستیک در زمان t = 8·10 -6 ثانیه درست قبل از رسیدن پالس به گیرنده در شکل 5 نشان داده شده است . دامنه شدت لحظه ای و بردارهای شدت (نرمال شده) در شکل 6 در همان نمونه سرعت آکوستیک در شکل 5 نشان داده شده است . نمودار شدت، تجسم بهتر جریان انرژی سیگنال صوتی در سیستم فلومتر را امکان پذیر می کند.
شکل 5: سرعت ذرات صوتی در صفحه تقارن فلومتر.
شکل 6: دامنه شدت لحظه ای آکوستیک (رنگ ها) و بردارهای شدت نرمال شده به صورت فلش های سفید که درست قبل از رسیدن سیگنال به گیرنده نشان داده شده اند.
در شکل 7 ، سیگنال فشار در زمان t = 4·10 -6 ثانیه در امتداد محور اصلی لوله مبدل نشان داده شده است ( شکل 1 را ببینید ). در نهایت در شکل 8 یکی از نتایج مهم این مدل می باشد. فشار متوسط ثبت شده روی گیرنده برای سیگنال در حال حرکت در پایین دست و سیگنال در حال حرکت در بالادست. داده‌های اخیر وارد می‌شوند، اما می‌توانند به راحتی با تغییر انتخاب منبع و گیرنده تولید شوند. با استفاده از این شکل می توان اختلاف زمانی بین دو سیگنال را اندازه گیری کرد. با بزرگنمایی روی شکل، با بازرسی بصری، می توان دریافت که Δ T شبیه سازی شده = 4.86·10 -8 ثانیه است (این در پارامتر DT_simulated ذخیره می شود.).
این تفاوت زمانی شبیه‌سازی شده را می‌توان با اختلاف زمانی مورد انتظار که می‌توان برای مشخصات جریان شناخته شده u 0 ( x ) محاسبه کرد (البته مشخصات جریان معمولاً در اندازه‌گیری‌ها مشخص نیست) مقایسه کرد. زمان محاسبه شده Δ T calc توسط
(3)
این انتگرال در گره Results>Derved Values ارزیابی می شود و
ΔT calc = 5.01·10 -8 s را می دهد که بسیار نزدیک به مقدار شبیه سازی شده (خوانده شده بصری) ذکر شده در بالا است ( ΔT calc در پارامتر DT_calc ذخیره می شود ) .
ΔT calc = 5.01·10 -8 s را می دهد که بسیار نزدیک به مقدار شبیه سازی شده (خوانده شده بصری) ذکر شده در بالا است ( ΔT calc در پارامتر DT_calc ذخیره می شود ) .
اکنون، با استفاده از تفاوت زمانی شبیه‌سازی‌شده Δ T شبیه‌سازی‌شده در بیان سرعت متوسط تخمینی جریان داده‌شده در معادله ۲ ، U 0,est = 10.66 m/s را دریافت می‌کنید . این مقدار (هر دو برای تفاوت های زمانی شبیه سازی شده و محاسبه شده) در گره Results>Derived Values ارزیابی می شود .
ضریب تصحیح نمایه جریان
خطا در تخمین U 0 از مدل ساده شده بالا یکی از مشکلات اصلی تجزیه و تحلیل داده ها برای فلومترهای اولتراسوند است . 1 . این معمولاً با ضریب تصحیح مشخصات جریان (FPCF) توصیف می شود.
مسئله در تعیین FPCF از لحاظ نظری این است که جریان پس‌زمینه به طور کلی مشخص نیست. این به ویژه برای جریان های متلاطم صادق است. علاوه بر این، مشخصات جریان در سراسر لوله سیگنال احتمالاً به محیط صوتی، سرعت جریان، زاویه گام α و همچنین پارامترهای طراحی مانند شعاع لوله اصلی و لوله سیگنال بستگی دارد.
در این مدل ما هیچ فرض صریحی در مورد مشخصات سرعت دقیق در لوله سیگنال نداریم. در عوض، این توسط شبیه‌سازی CFD تعیین می‌شود و بنابراین به صراحت شامل مشارکت‌های همه عوامل ناشناخته ذکر شده در بالا می‌شود. بنابراین، COMSOL Multiphysics را می توان برای محاسبه FPCF ویژه ابزار مورد استفاده قرار داد، که در نتیجه ابزارهای دقیق تری در سرعت های جریان و هندسه های مختلف ایجاد می شود. ما برای مورد خاص بالا پیدا می کنیم
و مدل را می توان به راحتی گسترش داد تا به عنوان مثال سرعت جریان را طی کند و بنابراین FPCF را برای هر موقعیت به دست آورد. جدول بندی این مقادیر به کاربران این امکان را می دهد که در شرایط کاری مختلف به نتیجه صحیح دست یابند. چنین جداول به راحتی می تواند در نرم افزار تجزیه و تحلیل داده های ارسال شده با ابزار گنجانده شود.
سایر عوامل موثر بر عملکرد فلومتر نیز قابل بررسی و شبیه سازی هستند. به عنوان مثال، هندسه لوله های سیگنال و نحوه مخروطی شدن آنها در مجرای اصلی می تواند جالب باشد. شاید پرهیز از بازتاب ها و پراش های غیر ضروری. اصلاح سیگنال صوتی ساطع شده توسط پروفیل جریان (به دلیل شیب در جریان یا حتی گرادیان چگالی) نیز می تواند مورد مطالعه و استفاده قرار گیرد تا تکنیک تشخیص را بهبود بخشد و امکان پیش بینی بهتر پروفیل جریان را فراهم کند.
شکل 7: سیگنال فشار صوتی در امتداد محور مبدل مرکزی به تصویر کشیده شده است.
شکل 8: فشار صوتی متوسط روی گیرنده برای سیگنال در حال حرکت به سمت پایین (مدل شده در این آموزش) و سیگنال در حال حرکت به سمت بالا (داده های وارد شده).
ارجاع
1. JC Jung و PH Seong، “تخمین ضریب تصحیح مشخصات جریان یک جریان سنج اولتراسونیک زمان انتقال برای اندازه گیری جریان آب تغذیه در یک نیروگاه هسته ای”، IEEE Transactions on Nuclear Science، جلد. 52، 2005.
مسیر کتابخانه برنامه: Acoustics_Module/Ultrasound/ultrasound_flow_meter_generic
دستورالعمل مدلسازی
از منوی File ، New را انتخاب کنید .
جدید
در پنجره جدید ، روی 
Model Wizard کلیک کنید .
Model Wizard کلیک کنید .مدل جادوگر
1 | در پنجره Model Wizard ، روی  3D کلیک کنید . |
2 | در درخت Select Physics ، Fluid Flow>Single-Phase Flow>Turbulent Flow>Turbulent Flow، k- ω (spf) را انتخاب کنید . |
3 | روی افزودن کلیک کنید . |
4 |  روی مطالعه کلیک کنید . |
5 | در درخت انتخاب مطالعه ، General Studies>Stationary را انتخاب کنید . |
6 |  روی Done کلیک کنید . |
تعاریف جهانی
پارامترهای 1
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Global Definitions روی Parameters 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای پارامترها ، بخش پارامترها را پیدا کنید . |
3 |  روی Load from File کلیک کنید . |
4 | به پوشه Application Libraries مدل بروید و روی فایل ultrasound_flow_meter_generic_parameters.txt دوبار کلیک کنید . |
هندسه 1
سیلندر 1 (cyl1)
1 | در نوار ابزار Geometry ، روی  Cylinder کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات سیلندر ، بخش اندازه و شکل را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن Radius ، D/2 را تایپ کنید . |
4 | در قسمت متن ارتفاع ، L را تایپ کنید . |
5 | قسمت Axis را پیدا کنید . از لیست نوع محور ، x-axis را انتخاب کنید . |
6 | برای گسترش بخش لایه ها کلیک کنید . در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
نام لایه | ضخامت (متر) |
لایه 1 | 0.5*D |
7 | تیک Layers on side را پاک کنید . |
8 | تیک Layers on bottom را انتخاب کنید . |
9 | تیک Layers on top را انتخاب کنید . |
سیلندر 2 (cyl2)
1 | در نوار ابزار Geometry ، روی  Cylinder کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات سیلندر ، بخش اندازه و شکل را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن Radius ، D_transducer/2 را تایپ کنید . |
4 | در قسمت متن ارتفاع ، L_transducer را تایپ کنید . |
5 | قسمت Position را پیدا کنید . در قسمت متن x ، L/2 را تایپ کنید . |
6 | در قسمت متن z ، -L_transducer/2 را تایپ کنید . |
چرخش 1 (rot1)
1 | در نوار ابزار Geometry ، روی  Transforms کلیک کنید و Rotate را انتخاب کنید . |
2 | فقط شی cyl2 را انتخاب کنید. |
3 | در پنجره تنظیمات برای چرخش ، قسمت چرخش را پیدا کنید . |
4 | در قسمت Angle text، alpha را تایپ کنید . |
5 | قسمت Point on Axis of Rotation را پیدا کنید . در قسمت متن x ، L/2 را تایپ کنید . |
6 | قسمت Rotation را پیدا کنید . از لیست نوع محور ، محور y را انتخاب کنید . |
7 |  روی Build All Objects کلیک کنید . |
اتحادیه 1 (uni1)
1 | در نوار ابزار Geometry ، روی  Booleans and Partitions کلیک کنید و Union را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره Graphics کلیک کنید و سپس Ctrl+A را فشار دهید تا هر دو شی انتخاب شوند. |
3 | در پنجره تنظیمات برای Union ، روی  Build All Objects کلیک کنید . |
صفحه کار 1 (wp1)
1 | در نوار ابزار هندسه ، روی صفحه  کار کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای صفحه کار ، قسمت تعریف هواپیما را پیدا کنید . |
3 | از لیست Plane ، zx-plane را انتخاب کنید . |
اشیاء پارتیشن 1 (par1)
1 | در نوار ابزار Geometry ، روی  Booleans and Partitions کلیک کنید و Partition Objects را انتخاب کنید . |
2 | فقط شی uni1 را انتخاب کنید. |
3 | در پنجره تنظیمات برای اشیاء پارتیشن ، قسمت اشیاء پارتیشن را پیدا کنید . |
4 | از فهرست پارتیشن با ، صفحه کار را انتخاب کنید . |
5 |  روی Build All Objects کلیک کنید . |
حذف نهادهای 1 (del1)
1 | در پنجره Model Builder ، روی Geometry 1 کلیک راست کرده و Delete Entities را انتخاب کنید . |
هنگام انتخاب، به رندر قاب سیمی بروید تا دامنه‌های داخل مدل را راحت‌تر ببینید.
2 |  روی دکمه Wireframe Rendering در نوار ابزار Graphics کلیک کنید . |
3 | در پنجره تنظیمات برای حذف نهادها ، بخش Entities یا Objects to Delete را پیدا کنید . |
4 | از لیست سطح نهاد هندسی ، دامنه را انتخاب کنید . |
5 | در شی par1 ، فقط دامنه های 1، 3، 5، 7، 9 و 11 را انتخاب کنید.  |
6 |  روی Build All Objects کلیک کنید . |
دامنه های ترکیبی 1 (cmd1)
1 | در نوار ابزار Geometry ، روی  Virtual Operations کلیک کنید و Form Composite Domains را انتخاب کنید . |
2 | در باله شی ، فقط دامنه‌های 2-5 را انتخاب کنید. |
3 | در نوار ابزار Geometry ، روی  ساختن همه کلیک کنید . |
هندسه باید مانند شکل 1 باشد .
مواد را اضافه کنید
1 | در نوار ابزار Home ، روی  Add Material کلیک کنید تا پنجره Add Material باز شود . |
2 | به پنجره Add Material بروید . |
3 | در درخت، Built-in>Water, liquid را انتخاب کنید . |
4 | روی Add to Component در نوار ابزار پنجره کلیک کنید . |
5 | در نوار ابزار Home ، روی  Add Material کلیک کنید تا پنجره Add Material بسته شود . |
تعاریف
تقارن
1 | در نوار ابزار تعاریف ، روی  Explicit کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Explicit ، بخش Input Entities را پیدا کنید . |
3 | از لیست سطح نهاد هندسی ، Boundary را انتخاب کنید . |
4 | فقط مرزهای 2، 6 و 16 را انتخاب کنید. |
5 | در قسمت Label text Symmetry را تایپ کنید . |
ورودی جریان
1 | در نوار ابزار تعاریف ، روی  Explicit کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Explicit ، Flow Inlet را در قسمت نوشتار Label تایپ کنید . |
3 | قسمت Input Entities را پیدا کنید . از لیست سطح نهاد هندسی ، Boundary را انتخاب کنید . |
4 | فقط مرز 1 را انتخاب کنید. |
خروجی جریان
1 | در نوار ابزار تعاریف ، روی  Explicit کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Explicit ، Flow Outlet را در قسمت نوشتار Label تایپ کنید . |
3 | قسمت Input Entities را پیدا کنید . از لیست سطح نهاد هندسی ، Boundary را انتخاب کنید . |
4 | فقط مرز 19 را انتخاب کنید. |
منبع
1 | در نوار ابزار تعاریف ، روی  Explicit کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Explicit ، منبع را در قسمت متن برچسب تایپ کنید . |
3 | قسمت Input Entities را پیدا کنید . از لیست سطح نهاد هندسی ، Boundary را انتخاب کنید . |
4 | فقط مرز 10 را انتخاب کنید. |
گیرنده
1 | در نوار ابزار تعاریف ، روی  Explicit کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Explicit ، Receiver را در قسمت نوشتار Label تایپ کنید . |
3 | قسمت Input Entities را پیدا کنید . از لیست سطح نهاد هندسی ، Boundary را انتخاب کنید . |
4 | فقط مرز 14 را انتخاب کنید. |
دیوارها
1 | در نوار ابزار تعاریف ، روی  Explicit کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Explicit ، Walls را در قسمت متن برچسب تایپ کنید . |
3 | قسمت Input Entities را پیدا کنید . از لیست سطح نهاد هندسی ، Boundary را انتخاب کنید . |
4 | فقط مرزهای 3، 4، 7-9، 11-13، 17 و 18 را انتخاب کنید.  |
جریان آشفته، K- ω (SPF)
ورودی 1
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Component 1 (comp1) روی Turbulent Flow کلیک راست کنید ، k- ω (spf) و Inlet را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای ورودی ، قسمت انتخاب مرز را پیدا کنید . |
3 | از لیست انتخاب ، ورودی جریان را انتخاب کنید . |
4 | قسمت Boundary Condition را پیدا کنید . از لیست، جریان کاملاً توسعه یافته را انتخاب کنید . |
5 | قسمت Fully Developed Flow را پیدا کنید . در قسمت متن U av ، Uin را تایپ کنید . |
این شرایط مرزی یک پروفیل جریان آشفته کاملاً توسعه یافته در ورودی را تضمین می کند.
خروجی 1
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Boundaries کلیک کنید و Outlet را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Outlet ، قسمت انتخاب مرز را پیدا کنید . |
3 | از لیست انتخاب ، خروجی جریان را انتخاب کنید . |
تقارن 1
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Boundaries کلیک کنید و Symmetry را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای تقارن ، قسمت انتخاب مرز را پیدا کنید . |
3 | از لیست انتخاب ، Symmetry را انتخاب کنید . |
مش – CFD
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Component 1 (comp1) روی Mesh 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای مش ، Mesh – CFD را در قسمت نوشتار Label تایپ کنید . |
اندازه
روی Component 1 (comp1)>Mesh – CFD کلیک راست کرده و Edit Physics-Induced Sequence را انتخاب کنید .
چهار وجهی رایگان 1
1 | در پنجره تنظیمات برای Free Tetrahedral ، بخش انتخاب دامنه را پیدا کنید . |
2 | از لیست سطح نهاد هندسی ، دامنه را انتخاب کنید . |
3 | فقط دامنه 2 را انتخاب کنید. |
جارو 1
1 | در نوار ابزار Mesh ، روی  Swept کلیک کنید . |
2 | بکشید و زیر Free Tetrahedral 1 رها کنید . |
توزیع 1
1 | روی Swept 1 کلیک راست کرده و Distribution را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای توزیع ، بخش توزیع را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متنی Number of Elements عدد 12 را تایپ کنید . |
4 |  روی ساخت همه کلیک کنید . |
5 |  روی ساخت همه کلیک کنید . |
مطالعه 1 – CFD
1 | در پنجره Model Builder ، روی Study 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای مطالعه ، Study 1 – CFD را در قسمت نوشتار Label تایپ کنید . |
3 | بخش تنظیمات مطالعه را پیدا کنید . تیک Generate defaults defaults را پاک کنید . |
حل جریان را محاسبه کنید.
4 | در نوار ابزار صفحه اصلی ،  روی محاسبه کلیک کنید . |
فیزیک را اضافه کنید
1 | در نوار ابزار Home ، روی  Add Physics کلیک کنید تا پنجره Add Physics باز شود . |
2 | به پنجره Add Physics بروید . |
3 | در درخت، Acoustics>Ultrasound>Convected Wave Equation، Time Explicit (cwe) را انتخاب کنید . |
4 | رابط های فیزیک را در زیربخش مطالعه پیدا کنید . در جدول، کادر حل را برای مطالعه 1 – CFD پاک کنید . |
5 | روی Add to Component 1 در نوار ابزار پنجره کلیک کنید . |
6 | در نوار ابزار Home ، روی  Add Physics کلیک کنید تا پنجره Add Physics بسته شود . |
معادله موج همرفت، زمان صریح (CWE)
1 |  روی دکمه Show More Options در نوار ابزار Model Builder کلیک کنید . |
2 | در کادر محاوره‌ای Show More Options ، در درخت، کادر را برای گره Physics>Advanced Physics Options انتخاب کنید . |
3 | روی OK کلیک کنید . |
تقارن 1
1 | روی Component 1 (comp1)>Convected Wave Equation، Time Explicit (cwe) کلیک راست کرده و Symmetry را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای تقارن ، قسمت انتخاب مرز را پیدا کنید . |
3 | از لیست انتخاب ، Symmetry را انتخاب کنید . |
امپدانس آکوستیک خاص (ایزنتروپیک) 1
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Boundaries کلیک کنید و Specific Acoustic Impedance (Isentropic) را انتخاب کنید . |
2 | فقط مرزهای 1 و 19 را انتخاب کنید. |
سیگنال رانندگی را همانطور که در رابطه 1 ارائه شده است تعریف کنید .
تعاریف جهانی
تحلیلی 1 (an1)
1 | در نوار ابزار Home ، روی  Functions کلیک کنید و Global>Analytic را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای تحلیل ، vn را در قسمت متن نام تابع تایپ کنید . |
3 | قسمت Definition را پیدا کنید . در قسمت متن Expression ، A*sin(omega0*t)*exp(-(f0*(t-3*T0))^2) را تایپ کنید . |
4 | در قسمت متن Arguments ، t را تایپ کنید . |
5 | قسمت Units را پیدا کنید . در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
بحث و جدل | واحد |
تی | س |
6 | در قسمت متن تابع ، m/s را تایپ کنید . |
معادله موج همرفت، زمان صریح (CWE)
سرعت معمولی 1
1 | در نوار ابزار فیزیک ، روی  Boundaries کلیک کنید و سرعت عادی را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای سرعت عادی ، بخش انتخاب مرز را پیدا کنید . |
3 | از لیست انتخاب ، منبع را انتخاب کنید . |
4 | قسمت Normal Velocity را پیدا کنید . در قسمت متنی v n ( t ) ، vn(t) را تایپ کنید . |
یک جفت متوسط غیر محلی ایجاد کنید تا در پس پردازش برای محاسبه فشار متوسط در گیرنده استفاده شود.
تعاریف
میانگین 1 (aveop1)
1 | در نوار ابزار تعاریف ، روی  Nonlocal Couplings کلیک کنید و میانگین را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای میانگین ، بخش انتخاب منبع را پیدا کنید . |
3 | از لیست سطح نهاد هندسی ، Boundary را انتخاب کنید . |
4 | از لیست انتخاب ، گیرنده را انتخاب کنید . |
اکنون لایه های جذب کننده (لایه های اسفنجی) مورد استفاده برای کوتاه کردن دامنه محاسباتی را تنظیم کنید.
لایه جذبی 1 (ab1)
1 | در نوار ابزار تعاریف ، روی  Absorbing Layer کلیک کنید . |
2 | فقط دامنه های 1 و 3 را انتخاب کنید. |
یک تابع درون یابی ایجاد کنید و داده ها را برای سیگنالی که در جهت مخالف (بالادست) به سیگنال مدل شده در اینجا (پایین دست) حرکت می کند، وارد کنید. شما از آن داده ها در پس پردازش استفاده خواهید کرد. داده ها با تغییر انتخاب منبع و گیرنده و اجرای مدل تولید شدند.
تعاریف جهانی
درون یابی 1 (int1)
1 | در نوار ابزار تعاریف ، روی  Interpolation کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای درون یابی ، قسمت Definition را پیدا کنید . |
3 | از فهرست منبع داده ، فایل را انتخاب کنید . |
4 |  روی Browse کلیک کنید . |
5 | به پوشه Application Libraries مدل بروید و روی فایل ultrasound_flow_meter_generic_upstream_signal.txt دوبار کلیک کنید . |
اگر می‌خواهید داده‌ها را به مدل وارد کنید و به فایل txt. تکیه نکنید، روی Import کلیک کنید .
6 | زیربخش توابع را پیدا کنید . در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
نام تابع | موقعیت در پرونده |
p_upstream | 1 |
7 | بخش Interpolation و Extrapolation را پیدا کنید . از لیست Interpolation ، Piecewise cubic را انتخاب کنید . |
8 | قسمت Units را پیدا کنید . در جدول Argument تنظیمات زیر را وارد کنید: |
بحث و جدل | واحد |
ستون 1 | س |
9 | در جدول Function تنظیمات زیر را وارد کنید: |
تابع | واحد |
p_upstream | پا |
مش آکوستیک را ایجاد کنید. برخلاف مش CFD، این مش می تواند نسبتاً درشت باشد.
مش – آکوستیک
1 | در نوار ابزار Mesh ، روی Add Mesh کلیک کنید و Add Mesh را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات مش ، Mesh – Acoustics را در قسمت نوشتار Label تایپ کنید . |
چهار وجهی رایگان 1
در نوار ابزار Mesh ، روی Free Tetrahedral کلیک کنید .
Free Tetrahedral کلیک کنید .اندازه
1 | در پنجره Model Builder ، روی Size کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای اندازه ، قسمت اندازه عنصر را پیدا کنید . |
3 | روی دکمه Custom کلیک کنید . |
4 | قسمت پارامترهای اندازه عنصر را پیدا کنید . در قسمت متن حداکثر اندازه عنصر ، lam0/1.5 را تایپ کنید . |
5 | در قسمت متنی Minimum size element ، lam0/2 را تایپ کنید . |
با این تنظیم مقداری بیش از 1.5 عنصر در هر طول موج در فرکانس f0 دریافت می کنید . ممکن است نیاز باشد که مثلاً به lam0/2 افزایش یابد تا بتوان محتوای فرکانس کوچک بالای f0 را که در پالس گاوسی وجود دارد به خوبی حل کرد.
چهار وجهی رایگان 1
هنگام مدلسازی با استفاده از واسط‌های فیزیک که مبتنی بر روش DG هستند، مهم است که از عناصر شبکه کوچک اجتناب کنید، زیرا آنها مراحل زمانی برداشته‌شده توسط حل‌کننده را کنترل می‌کنند. برای جلوگیری از این امر، از قابلیت بهینه سازی کیفیت عنصر موجود برای مش چهاروجهی استفاده کنید. این گام بسیار مهم است.
1 | در پنجره Model Builder ، روی Free Tetrahedral 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Free Tetrahedral ، برای گسترش بخش Element Quality Optimization کلیک کنید . |
3 | تیک Avoid too small elements را انتخاب کنید . |
4 | از لیست سطح بهینه سازی ، High را انتخاب کنید . |
5 |  روی ساخت همه کلیک کنید . |
بخش مهمی از حل مسائل هواآکوستیک، ترسیم صحیح راه حل CFD در حوزه آکوستیک است. این کار با استفاده از ویژگی چندفیزیکی جفت جریان سیال پس زمینه داخلی و مطالعه اختصاصی Mapping انجام می شود .
چند فیزیک
کوپلینگ جریان سیال پس زمینه 1 (bffc1)
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Multiphysics Couplings کلیک کنید و Domain>Background Fluid Flow Coupling را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای اتصال جریان سیال پس زمینه ، قسمت انتخاب دامنه را پیدا کنید . |
3 | از لیست انتخاب ، همه دامنه ها را انتخاب کنید . |
4 | بخش Smoothing را پیدا کنید . در قسمت متن ثابت انتشار ، 1e-4 را تایپ کنید . |
به گره مدل معادله موج همرفتی برگردید و ببینید که فشار و سرعت جریان متوسط پس‌زمینه به طور خودکار مقادیر نگاشت مربوطه را می‌گیرد.
اضافه کردن مطالعه
1 | در نوار ابزار Home ، روی  Add Study کلیک کنید تا پنجره Add Study باز شود . |
2 | به پنجره Add Study بروید . |
3 | رابط های فیزیک را در زیربخش مطالعه پیدا کنید . در جدول، کادرهای حل را برای جریان آشفته ، k- ω (spf) و معادله موج همرفت ، زمان صریح (cwe) پاک کنید . |
4 | زیربخش مطالعات را پیدا کنید . در درخت Select Study ، Preset Studies for Selected Multiphysics>Mapping را انتخاب کنید . |
5 | روی Add Study در نوار ابزار پنجره کلیک کنید . |
مطالعه 2 – نقشه برداری
1 | در پنجره Model Builder ، روی Study 2 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای مطالعه ، Study 2 – Mapping را در قسمت نوشتار Label تایپ کنید . |
3 | بخش تنظیمات مطالعه را پیدا کنید . تیک Generate defaults defaults را پاک کنید . |
مرحله 1: نقشه برداری
1 | در پنجره Model Builder ، در مطالعه 2 – Mapping روی مرحله 1: Mapping کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات نقشه برداری ، بخش Solution to Map را پیدا کنید . |
3 | از لیست مطالعه ، مطالعه 1 – CFD، Stationary را انتخاب کنید . |
مطمئن شوید که مش آکوستیک برای نگاشت محلول CFD بر روی آن انتخاب شده است.
4 | برای گسترش بخش Destination Mesh Selection کلیک کنید . در نوار ابزار صفحه اصلی ،  روی محاسبه کلیک کنید . |
اضافه کردن مطالعه
1 | به پنجره Add Study بروید . |
2 | رابط های فیزیک را در زیربخش مطالعه پیدا کنید . در جدول، کادر حل را برای جریان آشفته ، k- ω (spf) پاک کنید . |
3 | جفت های Multiphysics را در زیربخش مطالعه پیدا کنید . در جدول، کادر حل را برای اتصال جریان سیال پس‌زمینه 1 (bffc1) پاک کنید . |
4 | زیربخش مطالعات را پیدا کنید . در درخت انتخاب مطالعه ، General Studies>Time Dependent را انتخاب کنید . |
5 | روی Add Study در نوار ابزار پنجره کلیک کنید . |
6 | در نوار ابزار Home ، روی  Add Study کلیک کنید تا پنجره Add Study بسته شود . |
مطالعه – آکوستیک
1 | در پنجره Model Builder ، روی Study 3 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای مطالعه ، Study – Acoustics را در قسمت نوشتار Label تایپ کنید . |
3 | بخش تنظیمات مطالعه را پیدا کنید . تیک Generate defaults defaults را پاک کنید . |
مرحله 1: وابسته به زمان
1 | در پنجره Model Builder ، در بخش Study – Acoustics، روی Step 1: Time Dependent کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات مربوط به زمان وابسته ، قسمت تنظیمات مطالعه را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن زمان خروجی ، محدوده (0,T0/12,30*T0) را تایپ کنید . |
این تنظیم راه حل را 12 بار در هر دوره ذخیره می کند و مدل را برای 30 دوره اجرا می کند. این تنظیم تنها بر زمان ذخیره راه حل (و بنابراین اندازه فایل) تأثیر می گذارد. مراحل زمانی داخلی انجام شده توسط حل کننده به طور خودکار توسط COMSOL کنترل می شود تا شرایط CFL مناسب را برآورده کند.
4 | برای گسترش بخش Values of Dependent Variables کلیک کنید . مقادیر متغیرهای حل نشده را برای بخش فرعی پیدا کنید . از لیست تنظیمات ، کنترل کاربر را انتخاب کنید . |
5 | از لیست روش ، راه حل را انتخاب کنید . |
6 | از لیست مطالعه ، مطالعه 2 – نقشه برداری، نقشه برداری را انتخاب کنید . |
7 | فیلدهای Store را در زیربخش خروجی پیدا کنید . از لیست تنظیمات ، برای انتخاب ها را انتخاب کنید . |
8 | در قسمت Selections ، روی  افزودن کلیک کنید . |
9 | در کادر محاوره‌ای افزودن ، در فهرست انتخاب‌ها ، Symmetry ، Source و Receiver را انتخاب کنید . |
10 | روی OK کلیک کنید . |
حجم داده های تولید شده در این مدل زیاد است. یک راه خوب برای محدود کردن اندازه فایل این است که داده ها را فقط در انتخاب های دلخواه ذخیره کنید. در اینجا راه حل فقط در صفحه تقارن و روی منبع و وجهه گیرنده ذخیره می شود.
بررسی کنید که از مش صحیح برای شبیه سازی صوتی گذرا استفاده شده باشد.
11 | در پنجره تنظیمات مربوط به زمان وابسته ، کلیک کنید تا قسمت Mesh Selection گسترش یابد . |
حال مدل معادله موج همرفت (آکوستیک) را حل کنید.
12 | در نوار ابزار صفحه اصلی ،  روی محاسبه کلیک کنید . |
قبل از ایجاد هر گونه نمودار و مشاهده نتایج، مجموعه داده ها را پردازش کنید. تمرین خوبی است که همان انتخاب‌هایی را که در قسمت‌های Store در خروجی انتخاب شده‌اند به مجموعه داده نتیجه اضافه کنید . برای اهداف پس پردازش، ما فقط صفحه تقارن، منبع و گیرنده را در مجموعه داده Acoustics انتخاب می کنیم (نه لایه جذب کننده).
نتایج
در پنجره Model Builder ، گره Results را گسترش دهید .
مطالعه – آکوستیک/راه حل 3 (sol3)
در پنجره Model Builder ، گره Results>Datasets را گسترش دهید ، سپس روی Study – Acoustics/Solution 3 (sol3) کلیک کنید .
انتخاب
1 | در نوار ابزار نتایج ، روی  ویژگی ها کلیک کنید و Selection را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای انتخاب ، قسمت انتخاب موجودیت هندسی را پیدا کنید . |
3 | از لیست سطح نهاد هندسی ، Boundary را انتخاب کنید . |
4 | فقط مرزهای 6، 10 و 14 را انتخاب کنید.  |
در نهایت، یک مجموعه داده ایجاد کنید که یک خط برش به دنبال محور مجرای مبدل است.
Cut Line 3D 1
1 | در نوار ابزار نتایج ، بر روی  Cut Line 3D کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Cut Line 3D ، قسمت Data را پیدا کنید . |
3 | از لیست Dataset ، Study – Acoustics/Solution 3 (sol3) را انتخاب کنید . |
4 | قسمت Line Data را پیدا کنید . از لیست روش ورود خط ، نقطه و جهت را انتخاب کنید . |
5 | زیربخش Point را پیدا کنید . در قسمت متن x ، L/2 را تایپ کنید . |
6 | زیربخش Direction را پیدا کنید . در قسمت متن x ، nLx را تایپ کنید . |
7 | در قسمت متن y ، nLy را تایپ کنید . |
8 | در قسمت متن z ، nLz را تایپ کنید . |
9 | از لیست Snapping ، Snap به نزدیکترین مرز را انتخاب کنید . |
در پس پردازش بعدی، وضوح در زیر بخش کیفیت در تمام نمودارهای آکوستیک افزایش می یابد . این به این دلیل است که توابع شکل مورد استفاده برای رابط معادله موج همرفتی مرتبه چهارم در هر پیش‌فرض هستند. بنابراین برای ارائه درست راه حل، وضوح باید افزایش یابد.
سرعت جریان پس زمینه
1 | در نوار ابزار نتایج ، روی  3D Plot Group کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات گروه طرح سه بعدی ، Background Flow Velocity را در قسمت نوشتار Label تایپ کنید . |
3 | قسمت Color Legend را پیدا کنید . تیک Show units را انتخاب کنید . |
سطح 1
1 | روی Background Flow Velocity کلیک راست کرده و Surface را انتخاب کنید . |
2 | در نوار ابزار Background Flow Velocity ، روی  Plot کلیک کنید . |
دامنه میانگین سرعت جریان پس زمینه که بر روی سطح هندسه ترسیم شده است باید مانند شکل 2 باشد .
نمایه سرعت جریان پس‌زمینه
1 | در نوار ابزار صفحه اصلی ، روی  Add Plot Group کلیک کنید و 1D Plot Group را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای گروه طرح 1 بعدی ، نمایه سرعت جریان پس‌زمینه را در قسمت نوشتار برچسب تایپ کنید . |
نمودار خطی 1
1 | روی Background Flow Velocity Profile کلیک راست کرده و Line Graph را انتخاب کنید . |
2 | فقط Edge 7 را انتخاب کنید. |
3 | در پنجره تنظیمات برای نمودار خط ، بخش x-Axis Data را پیدا کنید . |
4 | از لیست Parameter ، Expression را انتخاب کنید . |
5 | در قسمت Expression text، z را تایپ کنید . |
6 | برای گسترش بخش Legends کلیک کنید . تیک Show legends را انتخاب کنید . |
7 | از فهرست Legends ، Manual را انتخاب کنید . |
8 | در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
افسانه ها |
مشخصات جریان متوسط، CFD |
نمودار خط 2
1 | روی Line Graph 1 کلیک راست کرده و Duplicate را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای نمودار خط ، بخش داده را پیدا کنید . |
3 | از فهرست مجموعه داده ، مطالعه 2 – نقشه برداری/راه حل 2 (sol2) را انتخاب کنید . |
4 | روی Replace Expression در گوشه سمت راست بالای بخش y-Axis Data کلیک کنید . از منو، Component 1 (comp1)>Background Fluid Flow Coupling 1>Mapped velocity – m/s>bffc1.u_mapx – Speed velocity, x-component را انتخاب کنید . |
5 | قسمت Legends را پیدا کنید . در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
افسانه ها |
مشخصات جریان متوسط، نقشه‌برداری شده |
6 | در نوار ابزار نمایه سرعت جریان پس‌زمینه ، روی  Plot کلیک کنید . |
پروفیل های جریان میانگین CFD و پس زمینه نقشه برداری شده در شکل 3 نشان داده شده است .
فشار آکوستیک
1 | در نوار ابزار صفحه اصلی ، روی  Add Plot Group کلیک کنید و 3D Plot Group را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای گروه طرح سه بعدی ، فشار صوتی را در قسمت نوشتار برچسب تایپ کنید . |
3 | قسمت Data را پیدا کنید . از لیست Dataset ، Study – Acoustics/Solution 3 (sol3) را انتخاب کنید . |
4 | قسمت Color Legend را پیدا کنید . تیک Show units را انتخاب کنید . |
سطح 1
1 | روی Acoustic Pressure کلیک راست کرده و Surface را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Surface ، بخش Expression را پیدا کنید . |
3 | در قسمت Expression text، p2 را تایپ کنید . |
4 | قسمت Coloring and Style را پیدا کنید .  روی تغییر جدول رنگ کلیک کنید . |
5 | در کادر محاوره ای جدول رنگ ، Wave>Wave را در درخت انتخاب کنید. |
6 | روی OK کلیک کنید . |
7 | در پنجره تنظیمات برای Surface ، بخش Coloring and Style را پیدا کنید . |
8 | از لیست مقیاس ، خطی متقارن را انتخاب کنید . |
9 | برای گسترش بخش کیفیت کلیک کنید . از لیست Resolution ، Custom را انتخاب کنید . |
10 | در قسمت Element refinement text، 6 را تایپ کنید . |
11 | در نوار ابزار فشار صوتی ، روی  Plot کلیک کنید . |
برای تجسم بهتر ماهیت امواج منتشر شده در صفحه تقارن، تغییر شکلی اضافه کنید.
تغییر شکل 1
روی Surface 1 کلیک راست کرده و Deformation را انتخاب کنید .
تغییر شکل 1
1 | در پنجره Model Builder ، گره Results>Acoustic Pressure>Surface 1 را گسترش دهید ، سپس روی Deformation 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای تغییر شکل ، بخش Expression را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن x-component عدد 0 را تایپ کنید . |
4 | در قسمت متنی y-component ، p2 را تایپ کنید . |
5 | در قسمت متن z-component عدد 0 را تایپ کنید . |
6 | در نوار ابزار فشار صوتی ، روی  Plot کلیک کنید . |
اولین نمودار نشان داده شده برای آخرین بار ذخیره شده، در 30*T0 است . انتخاب زمان را تغییر دهید تا راه حل را در موارد دیگر ببینید. برخی در شکل 4 نشان داده شده است . از طرف دیگر، یک انیمیشن (در زیر گره صادرات ) ایجاد کنید که تکامل پالس وابسته به زمان را نشان می دهد.
فشار آکوستیک
1 | در پنجره Model Builder ، در بخش Results روی Acoustic Pressure کلیک کنید . |
2 | در پنجره Settings for 3D Plot Group ، بخش Data را پیدا کنید . |
3 | از لیست زمان (ها) ، 2E-6 را انتخاب کنید . |
4 | در نوار ابزار فشار صوتی ، روی  Plot کلیک کنید . |
سرعت آکوستیک
1 | در نوار ابزار صفحه اصلی ، روی  Add Plot Group کلیک کنید و 3D Plot Group را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای گروه طرح سه بعدی ، سرعت صوتی را در قسمت نوشتار برچسب تایپ کنید . |
3 | قسمت Data را پیدا کنید . از لیست Dataset ، Study – Acoustics/Solution 3 (sol3) را انتخاب کنید . |
4 | از لیست زمان (ها) ، 8E-6 را انتخاب کنید . |
5 | قسمت Color Legend را پیدا کنید . تیک Show units را انتخاب کنید . |
سطح 1
1 | روی Acoustic Velocity کلیک راست کرده و Surface را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Surface ، روی Replace Expression در گوشه سمت راست بالای بخش Expression کلیک کنید . از منو، Component 1 (comp1)>Convected Wave Equation، Time Explicit> Acceleration and Velocity>cwe.v_inst – Acoustic velocity amplitude – m/s را انتخاب کنید . |
3 | قسمت Coloring and Style را پیدا کنید . از لیست مقیاس ، خطی متقارن را انتخاب کنید . |
4 | قسمت Quality را پیدا کنید . از لیست Resolution ، Custom را انتخاب کنید . |
5 | در قسمت Element refinement text، 6 را تایپ کنید . |
6 | در نوار ابزار Acoustic Velocity ، روی  Plot کلیک کنید . |
دامنه سرعت آکوستیک در شکل 5 نشان داده شده است . یک بار دیگر، انتخاب زمان را برای مطالعه انتشار موج تغییر دهید.
به رسم شدت لحظه ای همانطور که در شکل 6 نشان داده شده است، ادامه دهید .
شدت آکوستیک
1 | در نوار ابزار صفحه اصلی ، روی  Add Plot Group کلیک کنید و 3D Plot Group را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای گروه طرح سه بعدی ، شدت صدا را در قسمت نوشتار برچسب تایپ کنید . |
3 | قسمت Data را پیدا کنید . از لیست Dataset ، Study – Acoustics/Solution 3 (sol3) را انتخاب کنید . |
4 | از لیست زمان (ها) ، 8E-6 را انتخاب کنید . |
5 | قسمت Color Legend را پیدا کنید . تیک Show units را انتخاب کنید . |
سطح 1
1 | روی Acoustic Intensity کلیک راست کرده و Surface را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Surface ، روی Replace Expression در گوشه سمت راست بالای بخش Expression کلیک کنید . از منو، Component 1 (comp1)>Convected Wave Equation، Time Explicit>Intensity>cwe.Ii_mag – قدر شدت آنی – W/m² را انتخاب کنید . |
3 | قسمت Coloring and Style را پیدا کنید .  روی تغییر جدول رنگ کلیک کنید . |
4 | در کادر محاوره ای Color Table ، Thermal>ThermalDark را در درخت انتخاب کنید. |
5 | روی OK کلیک کنید . |
6 | در پنجره تنظیمات برای Surface ، بخش Quality را پیدا کنید . |
7 | از لیست Resolution ، Custom را انتخاب کنید . |
8 | در قسمت Element refinement text، 6 را تایپ کنید . |
سطح پیکان 1
1 | در پنجره Model Builder ، روی Acoustic Intensity کلیک راست کرده و Arrow Surface را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای سطح پیکان ، روی Replace Expression در گوشه سمت راست بالای بخش Expression کلیک کنید . از منو، Component 1 (comp1)>Convected Wave Equation، Time Explicit>Intensity>cwe.Iix،…،cwe.Iiz – Instantaneous intensity را انتخاب کنید . |
3 | قسمت Coloring and Style را پیدا کنید . از فهرست طول پیکان ، Logarithmic را انتخاب کنید . |
4 | در قسمت متن Range quotient ، 400 را تایپ کنید . |
5 | قسمت تعیین موقعیت پیکان را پیدا کنید . در قسمت متنی Number of arrows ، 1000 را تایپ کنید . |
6 | قسمت Coloring and Style را پیدا کنید . از لیست رنگ ، سفید را انتخاب کنید . |
7 | در نوار ابزار آکوستیک شدت ، روی  Plot کلیک کنید . |
اکنون، به رسم پالس فشار در امتداد محور مجرای مبدل مرکزی در یک نمودار 1 بعدی ادامه دهید. شکل باید مانند شکل 7 باشد .
فشار در امتداد محور مبدل
1 | در نوار ابزار صفحه اصلی ، روی  Add Plot Group کلیک کنید و 1D Plot Group را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای گروه طرح 1 بعدی ، فشار در امتداد محور مبدل را در قسمت نوشتار برچسب تایپ کنید . |
3 | قسمت Data را پیدا کنید . از لیست Dataset ، Cut Line 3D 1 را انتخاب کنید . |
4 | از لیست انتخاب زمان ، از لیست را انتخاب کنید . |
5 | در لیست Times (s) 4E-6 را انتخاب کنید . |
نمودار خطی 1
1 | روی Pressure Along Axis Transducer کلیک راست کرده و Line Graph را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای نمودار خط ، بخش y-Axis Data را پیدا کنید . |
3 | در قسمت Expression text، p2 را تایپ کنید . |
4 | برای گسترش بخش کیفیت کلیک کنید . از لیست Resolution ، Extra fine را انتخاب کنید . |
5 | در نوار ابزار فشار در امتداد محور مبدل ، روی  Plot کلیک کنید . |
نمودار نهایی ایجاد شده، سیگنال فشار متوسط در گیرنده را برای پالس در حال حرکت در پایین دست نشان می دهد (مدل شبیه سازی شده در اینجا). این شکل همچنین شامل فشار یک سیگنال در حال حرکت در بالادست است که از داده های وارد شده گرفته شده است. پس از بزرگنمایی، نمودار باید مانند شکل 8 باشد .
سیگنال فشار در گیرنده ها
1 | در نوار ابزار صفحه اصلی ، روی  Add Plot Group کلیک کنید و 1D Plot Group را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای گروه طرح 1 بعدی ، سیگنال فشار در گیرنده ها را در قسمت نوشتار برچسب تایپ کنید . |
3 | قسمت Data را پیدا کنید . از لیست Dataset ، Study – Acoustics/Solution 3 (sol3) را انتخاب کنید . |
جهانی 1
1 | روی سیگنال فشار در گیرنده ها کلیک راست کرده و Global را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای جهانی ، بخش y-Axis Data را پیدا کنید . |
3 | در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
اصطلاح | واحد | شرح |
aveop1 (p2) | پا | فشار در حال حرکت به سمت پایین دست |
p_upstream(t) | پا | فشار در حال حرکت در بالادست (وارداتی) |
4 | در نوار ابزار Pressure Signal at Receivers ، روی  Plot کلیک کنید . |
در نهایت، عبارت انتگرالی ارائه شده در معادله 3 را در زیر گره مقادیر مشتق شده محاسبه کنید . در اینجا شما همچنین می توانید میانگین سرعت جریان پیش بینی شده را از معادله 2 محاسبه کنید . نتایج در بخش نتایج اصلی بحث شده است.
یکپارچه سازی خط 1
1 | در نوار ابزار نتایج ، روی  More Derived Values کلیک کنید و Integration>Line Integration را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای ادغام خط ، بخش داده را پیدا کنید . |
3 | از لیست Dataset ، Cut Line 3D 1 را انتخاب کنید . |
4 | از لیست انتخاب زمان ، First را انتخاب کنید . |
5 | قسمت Expressions را پیدا کنید . در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
اصطلاح | واحد | شرح |
1/(cwe.c0-(nLx*cwe.u0x+nLy*cwe.u0y+nLz*cwe.u0z))-1/(cwe.c0+(nLx*cwe.u0x+nLy*cwe.u0y+nLz*cwe .u0z)) |
6 |  روی ارزیابی کلیک کنید . |
ارزیابی جهانی 1
1 | در نوار ابزار نتایج ، روی ارزیابی  جهانی کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای ارزیابی جهانی ، بخش داده را پیدا کنید . |
3 | از لیست Dataset ، Study – Acoustics/Solution 3 (sol3) را انتخاب کنید . |
4 | از لیست انتخاب زمان ، First را انتخاب کنید . |
5 | قسمت Expressions را پیدا کنید . در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
اصطلاح | واحد | شرح |
L2/(DT_calc*cos(alpha))*(-1+sqrt(1+DT_calc^2*c0^2/L2^2)) | ||
L2/(DT_شبیه‌سازی شده*cos(آلفا))*(-1+sqrt(1+DT_شبیه‌شده^2*c0^2/L2^2)) |
6 |  روی ارزیابی کلیک کنید . |
