از گره Poroelastic Material برای تعریف مواد متخلخل و خواص سیال استفاده کنید ، یعنی ویژگی های ماتریس متخلخل و سیال اشباع. این گره فرعی از منوی زمینه (روی گره مادر کلیک راست کنید) یا از نوار ابزار Physics، Attributes در دسترس است . منو.
مدل POROELASTIC
مدل مورد استفاده برای توصیف تلفات را انتخاب کنید تا در مواد متخلخل لحاظ شود:
• | Biot (تلفات چسبناک) ، این مدل عمدتاً در علوم زمین زمانی استفاده می شود که سیال اشباع مایعی مانند آب یا روغن باشد. این مدل بر اساس کار اصلی Biot است و فقط شامل اثرات ضایعات ویسکوز در منافذ است. |
• | Biot-Allard (تلفات حرارتی و چسبناک) ، این مدل برای شبیه سازی مواد متخلخل در جایی که سیال اشباع کننده هوا است در نظر گرفته شده است. این برای مدل سازی جاذب های صدا، آسترها، فوم های مورد استفاده در هدفون و بلندگوها، پارچه و موارد دیگر است. |
هنگام انتخاب یک مدل خاص، ورودی مواد مورد نیاز تغییر می‌کند تا با داده‌هایی که معمولاً برای برنامه‌های مورد نظر در دسترس هستند، همسو شود.
 | سه موج مختلف می توانند در یک ماده متخلخل منتشر شوند. امواج فشار سریع، امواج فشار آهسته و امواج برشی. سرعت آنها را می توان به ترتیب از طریق متغیرهای pelw.cp_fast ، pelw.cp_slow و pelw.cs_poro ارزیابی کرد . اینها را نباید با خواص مواد جامد تشکیل دهنده ( pelw.cp و pwel.cs ) و سیال ( pelw.c ) اشتباه گرفت. هر سه نوع موج متخلخل باید توسط مش محاسباتی حل شوند. |
خواص ماتریس متخلخل
متریال الاستیک متخلخل پیش‌فرض از مواد Domain (ماده‌ای که برای دامنه تعریف شده است) استفاده می‌کند . این تنظیم باید با تنظیمات Fluid که در بخش Fluid Properties انتخاب شده است متفاوت باشد . به طور معمول، ماده دیگری را مستقیماً (موادی تعریف شده در گره Materials ) برای مواد الاستیک متخلخل انتخاب کنید و از گزینه پیش‌فرض Domain Material برای مواد Fluid استفاده کنید .
انتخاب یک مدل متخلخل : ماتریس تخلیه شده، همسانگرد . ماتریس تخلیه شده، ارتوتروپیک ؛ یا ماتریس تخلیه شده، ناهمسانگرد . سپس تنظیمات را مطابق توضیحات وارد کنید یا انتخاب کنید.
• | ماتریس تخلیه شده مدل متخلخل، ایزوتروپیک |
• | مدل متخلخل برای ماتریس تخلیه شده، ارتوتروپیک |
• | مدل متخلخل برای ماتریس تخلیه شده، ناهمسانگرد |
• | پارامترهای ماتریس متخلخل برای مدل بیوت (تلفات ویسکوز). |
• | پارامترهای ماتریس متخلخل برای مدل Biot-Allard (تلفات حرارتی و ویسکوز). |
ماتریس تخلیه شده مدل متخلخل، ایزوتروپیک
اگر ماتریس Drained، isotropic از لیست مدل Porous انتخاب شده است ، یک جفت ویژگی الاستیک را برای توصیف یک ماده متخلخل تخلیه شده همسانگرد انتخاب کنید. پارامترهای تخلیه شده نیز گاهی اوقات به عنوان پارامترهای الاستیک در خلاء نامیده می شوند. آنها در اصل بدون حضور مایع اشباع اندازه گیری می شوند. از لیست Specify انتخاب کنید:
• | مدول یانگ و نسبت پواسون برای تعیین مدول یانگ تخلیه شده (مدول الاستیک) E d (واحد SI: Pa) و نسبت پواسون ν d (بدون بعد). برای یک ماده همسانگرد، مدول یانگ سفتی فنر در قانون هوک است که در شکل 1 بعدی σ = E d ε است ، که σ تنش و ε کرنش است. نسبت پواسون کرنش نرمال را در جهت عمود بر هم تعریف می کند که از یک کرنش نرمال در جهت دیگر ایجاد می شود و از معادله ε ⊥ = -υε || |
• | مدول برشی و نسبت پواسون (پیش‌فرض برای مدل Biot-Allard) برای تعیین مدول برشی تخلیه شده Gd (واحد SI: Pa) و نسبت پواسون ν d (بدون بعد). |
• | مدول یانگ و مدول برشی برای تعیین مدول یانگ تخلیه شده (مدول الاستیک) E d ( واحد SI: Pa) و مدول برشی تخلیه شده Gd (واحد SI: Pa). |
• | مدول توده ای و مدول برشی (پیش فرض برای مدل Biot) برای تعیین مدول حجمی تخلیه شده Kd ( واحد SI: Pa) و مدول برشی تخلیه شده Gd (واحد SI: Pa). مدول تخلیه حجمی معیاری از مقاومت ماتریس متخلخل جامد در برابر تغییرات حجم است. مدول برشی معیاری از مقاومت ماتریس متخلخل جامد در برابر تغییر شکل های برشی است. |
• | پارامترهای تیغه برای تعیین پارامترهای تیغه تخلیه شده λ d (واحد SI: Pa) و μ d (واحد SI: Pa). |
• | سرعت موج فشار و موج برشی برای تعیین سرعت موج فشار تخلیه شده cp (واحد SI: m/s) و سرعت موج برشی cs (واحد SI : m/s). |
برای هر جفت ویژگی، از لیست قابل اجرا انتخاب کنید تا از مقدار ماده استفاده کنید یا مقدار یا عبارت تعریف شده توسط کاربر را وارد کنید. هر یک از این جفت ها ویژگی های الاستیک تخلیه شده را تعریف می کنند و امکان تبدیل از یک مجموعه ویژگی به مجموعه دیگر وجود دارد.
مدل متخلخل برای ماتریس تخلیه شده، ارتوتروپیک
هنگامی که ماتریس Drained، orthotropic از لیست مدل Porous انتخاب می شود ، خواص مواد ماتریس متخلخل جامد تنها در جهت های متعامد متفاوت است.
خصوصیات پیش فرض مقادیری را از ماده می گیرند . برای تعریف شده توسط کاربر ، مقادیر یا عبارات مدول یانگ تخلیه شده E (واحد SI: Pa)، نسبت پواسون تخلیه شده ν (بدون ابعاد)، و مدول برشی تخلیه شده G (واحد SI: Pa) را وارد کنید.
مدل متخلخل برای ماتریس تخلیه شده، ناهمسانگرد
هنگامی که ماتریس تخلیه شده، ناهمسانگرد از لیست مدل متخلخل انتخاب می شود ، خواص مواد ماتریس متخلخل جامد در همه جهات متفاوت است و سفتی از ماتریس الاستیسیته متقارن ، D (واحد SI: Pa) می آید. پیش فرض از مقادیر از مواد استفاده می کند . برای تعریف شده توسط کاربر مقادیر را در ماتریس متقارن 6 در 6 که نمایش داده می شود وارد کنید.
پارامترهای ماتریس متخلخل برای مدل بیوت (تلفات ویسکوز).
پارامترهای زیر (باقیمانده) لازم برای تعریف خواص یک مدل مواد متخلخل Biot (تلفات ویسکوز) را وارد کنید. پیش فرض ها از مقادیر مواد استفاده می کنند . برای User تعریف شده مقادیر یا عبارات دیگری را در صورت نیاز وارد کنید.
• | مدول توده ای و مدول برشی (پیش فرض برای مدل Biot همانطور که در بالا توضیح داده شد) برای تعیین مدول حجمی تخلیه شده Kd (واحد SI: Pa) و مدول برشی تخلیه شده Gd (واحد SI: Pa). |
• | چگالی تخلیه شده مواد متخلخل برای تعیین چگالی تخلیه شده مواد متخلخل در خلاء ρd (واحد SI: kg/m3 ) . چگالی زهکشی ρd برابر با (1 – ε p ) ρs است که ρs چگالی ماده جامدی است که ماتریس از آن ساخته شده است و ε p تخلخل است . |
• | نفوذپذیری برای تعیین نفوذپذیری ماده متخلخل κp (واحد SI: m2 ) . نفوذپذیری معیاری از توانایی مواد متخلخل برای عبور مایع از خود است. بنابراین مقداری اندازه منافذ را نشان می دهد و بنابراین با میرایی چسبناکی که توسط امواج فشار منتشر شده در سیال اشباع کننده تجربه می شود، ارتباط دارد. |
• | تخلخل برای تعیین تخلخل ماده ε p (بدون بعد). مقدار حجم خالی داخل ماتریس متخلخل را مشخص می کند و مقادیری بین 0 (بدون ماده متخلخل فقط سیال) و 1 (مواد کاملاً جامد بدون سیال) می گیرد. |
• | ضریب Biot-Willis برای تعیین ضریب Biot-Willis α B (بدون بعد). این ضریب مدول حجیم (تراکم پذیری) ماتریس متخلخل تخلیه شده را به یک بلوک از مواد جامد مرتبط می کند. به عنوان تعریف شده است |
که در آن Kd مدول حجمی تخلیه شده و Ks مدول حجیم یک بلوک از مواد جامد (ساخته شده از مواد ماتریس) است . مدول حجمی تخلیه شده مربوط به سختی ماتریس متخلخل است، در حالی که مدول حجیم جامد مربوط به تراکم پذیری ماده یا دانه هایی است که ماتریس متخلخل از آنها ساخته شده است. ضریب Biot-Willis با . یک ماتریس متخلخل صلب (کران بالایی Voigt) α B = ε p و یک ماتریس متخلخل نرم یا ضعیف (کران پایینی Reuss) دارای α B = 1 است .
• | ضریب پیچ خوردگی (محدودیت فرکانس بالا) یا ضریب شکل ساختاری  (بدون ابعاد). این یک عامل کاملاً هندسی است که به هندسه میکروسکوپی و توزیع منافذ داخل ماده متخلخل بستگی دارد. این مستقل از خواص سیال و جامد است و معمولاً > 1 است. پیش فرض 2 است. هر چه مسیر انتشار در ماده پیچیده تر باشد، جذب بالاتر است. پیچ خوردگی تا حدی نشان دهنده این پیچیدگی است. |
پارامترهای ماتریس متخلخل برای مدل Biot-Allard (تلفات حرارتی و ویسکوز).
پارامترهای زیر (باقیمانده) لازم برای تعریف خواص مدل مواد متخلخل Biot-Allard (تلفات حرارتی و ویسکوزیته) را وارد کنید. پیش فرض ها از مقادیر مواد استفاده می کنند . برای User تعریف شده مقادیر یا عبارات دیگری را در صورت نیاز وارد کنید.
• | مدول برشی و نسبت پواسون (پیش‌فرض برای مدل Biot-Allard همانطور که در بالا توضیح داده شد) برای تعیین مدول برشی تخلیه شده Gd (واحد SI: Pa) و نسبت پواسون ν d (بدون ابعاد). |
• | چگالی تخلیه شده مواد متخلخل برای تعیین چگالی تخلیه شده مواد متخلخل در خلاء ρd (واحد SI: kg/m3 ) . چگالی زهکشی ρd برابر با (1 – ε p ) ρs است که ρs چگالی ماده جامدی است که ماتریس از آن ساخته شده است و ε p تخلخل است . |
• | تخلخل برای تعیین تخلخل ماده ε p (بدون بعد). مقدار حجم خالی داخل ماتریس متخلخل را مشخص می کند و مقادیری بین 0 (بدون ماده متخلخل فقط سیال) و 1 (مواد کاملاً جامد بدون سیال) می گیرد. |
• | مقاومت جریان برای تعیین مقاومت جریان (استاتیک) ماده متخلخل Rf (واحد SI: Pa·s/ m2 ) . مقاومت جریان اندازه گیری توانایی مواد متخلخل برای عبور سیال از خود است. بنابراین مقداری اندازه منافذ را نشان می دهد و بنابراین با میرایی چسبناکی که توسط امواج فشار منتشر شده در سیال اشباع کننده تجربه می شود، ارتباط دارد. مقاومت جریان نیز گاهی اوقات σ نشان داده می شود ( با استفاده از واحد N·s/m 4 ) و به نفوذپذیری از طریق κp = μ / Rf مربوط می شود . |
• | ضریب تلفات ساختاری همسانگرد برای تعیین ضریب تلفات ماتریس متخلخل η s (بدون بعد). این مقدار میرایی ناشی از تلفات در ساختار متخلخل را با تبدیل مدول الاستیک به مقادیر پیچیده وارد می کند. این کمیت می تواند در صورت لزوم وابسته به فرکانس باشد. |
• | ضریب پیچ خوردگی ( محدودیت فرکانس بالا) یا ضریب شکل ساختاری τ∞ (بدون ابعاد). این یک عامل کاملاً هندسی است که به هندسه میکروسکوپی و توزیع منافذ داخل ماده متخلخل بستگی دارد. مستقل از خواص سیال و جامد است و معمولاً > 1 است. پیش فرض 2 است. هر چه مسیر انتشار در ماده پیچیده تر باشد، جذب بالاتری دارد. پیچ خوردگی تا حدی نشان دهنده این پیچیدگی است. |
• | طول مشخصه ویسکوز برای تعیین مقیاس طول چسبناک L v (واحد SI: m). این مقدار گاهی اوقات Λ نشان داده می‌شود و جایگزین شعاع هیدرولیکی مورد استفاده در مدل‌های ساده‌تر می‌شود تا تلفات چسبناکی را که در لایه مرزی آکوستیک در دیواره‌های منافذ ظاهر می‌شوند، محاسبه کند. |
• | طول مشخصه حرارتی برای تعیین مقیاس طول حرارتی L th (واحد SI: m). گاهی اوقات این مقدار «Λ » نشان داده می‌شود و جایگزین شعاع هیدرولیکی می‌شود که در مدل‌های ساده‌تر برای محاسبه تلفات حرارتی که در لایه مرزی صوتی در دیواره‌های منفذی ظاهر می‌شوند، استفاده می‌شود. |
• | ضریب Biot-Willis نحوه محاسبه ضریب Biot-Willis α B با انتخاب از ماده ، فرض سفت و سخت (پیش‌فرض)، مدل عمومی ، یا تعریف شده توسط کاربر . این ضریب مدول حجیم (تراکم پذیری) ماتریس متخلخل تخلیه شده را به یک بلوک از مواد جامد مرتبط می کند. |
– | از مواد برای انتخاب مقدار از مواد دامنه. |
– | فرض صلب (پیش‌فرض) و مدل یک ماتریس متخلخل صلب (کران بالای Voigt) را تعریف می‌کند که α B = ε p . |
– | مدل کلی برای تعریف ضریب بیوت-ویلیس α B با توجه به تعریف کلی آن |
که در آن Kd مدول حجمی تخلیه شده و Ks مدول حجیم مواد اسکلت است (مدول حجیم یک بلوک از مواد جامد ساخته شده از مواد ماتریس ) . هنگامی که این گزینه انتخاب شد، مدول حجمی مواد اسکلت Ks را نیز وارد کنید (برگرفته از مواد به عنوان پیش فرض) . مدول حجمی تخلیه شده Kd مربوط به سختی ماتریس متخلخل است، در حالی که مدول حجیم اسکلت Ks مربوط به تراکم پذیری ماده یا دانه هایی است که ماتریس متخلخل از آن ساخته شده است . ضریب Biot-Willis توسط . یک ماتریس متخلخل صلب (کران بالایی Voigt) α B = ε است p و یک ماتریس متخلخل نرم یا ضعیف (کران پایینی Reuss) دارای α B = 1 است .
p و یک ماتریس متخلخل نرم یا ضعیف (کران پایینی Reuss) دارای α B = 1 است .– | تعریف شده توسط کاربر مقداری برای ضریب Biot-Willis α B (بدون بعد) وارد کنید. در حد لنگی که α B = 1 است ، توصیه می شود از ویژگی Poroacoustics از The Pressure Acoustics، Frequency Domain Interface به جای رابط Poroelastic Waves استفاده کنید. در آکوستیک متخلخل ، زمانی که ساختار آنقدر «کرکی» است که با سیال حرکت می‌کند، حد لنگی، دارای فرض Kd = 0 و α B = 1 است . |
خواص سیالات
متریال Fluid پیش‌فرض از مواد Domain استفاده می‌کند . این ماده ای است که برای دامنه در گره Materials تعریف شده است .
خواص سیال اشباع را از نظر چگالی، ویسکوزیته و تراکم پذیری و همچنین مدل ویسکوزیته تعریف کنید. مقادیر استفاده پیش‌فرض برای پارامترهای متریال از ماده هستند . برای User تعریف شده مقادیر یا عبارات دیگری را در صورت نیاز وارد کنید.
• | پارامترهای سیال برای مدل Biot (تلفات ویسکوز). |
• | پارامترهای سیال برای مدل Biot-Allard (تلفات حرارتی و ویسکوز). |
پارامترهای سیال برای مدل Biot (تلفات ویسکوز).
• | چگالی چگالی سیال اشباع ρf را تعریف می کند (واحد SI: kg/m3 ) . |
• | ویسکوزیته دینامیکی برای تعریف ویسکوزیته دینامیکی سیال اشباع μf (واحد SI: Pa·s). این پارامتر برای میزان میرایی چسبناکی که توسط امواج صوتی تجربه می شود مهم است. |
• | تراکم پذیری سیال اشباع χ f (واحد SI: 1/Pa). به یاد داشته باشید که تراکم پذیری سیال χ f به مدول حجمی سیال Kf (واحد SI: Pa) و سرعت صوت c مربوط می شود، از طریق رابطه |
تراکم پذیری سیال نیز عبارت برای ماژول Biot M را وارد می کند که توسط
لازم به ذکر است که ضریب α B Biot-Willis فقط به خواص ماتریس متخلخل بستگی دارد در حالی که ماژول M Biot به هر دو ویژگی ماتریس سیال و متخلخل بستگی دارد.
یک مدل ویسکوزیته ، یا محدوده فرکانس پایین Biot یا محدوده فرکانس بالا Biot را انتخاب کنید .
• | محدوده فرکانس پایین Biot میرایی را در فرکانس‌های پایین مدل می‌کند که در آن لایه مرزی آکوستیک (عمق نفوذ چسبناک) در عرض کامل منافذ فرض می‌شود. این نیز به اصطلاح حد Poiseuille است. |
• | برای محدوده فرکانس بالای Biot نیز گزینه Specify as Reference فرکانس یا Characteristic pore size را انتخاب کنید . یک فرکانس مرجع f r (واحد SI: هرتز) یا اندازه منافذ مشخصه a (واحد SI: m) را وارد کنید. این مدل یک ضریب تصحیح ویسکوزیته را اجرا می کند که تفاوت مقیاس نسبی بین قطر منافذ معمولی و ضخامت لایه مرزی صوتی را به حساب می آورد. ویسکوزیته اصلاح شده به این شکل است |
که در آن f r فرکانس مرجع و a اندازه مشخصه منافذ است. عبارت f r به طور معمول در ادبیات استفاده می شود، اما اغلب اندازه گیری یا به صورت تجربی تعیین می شود. عبارت f r مربوط به یافتن فرکانسی است که در آن ضخامت لایه مرزی چسبناک در مقیاس a است .
 | برای جزئیات بیشتر به تصحیح فرکانس بالا (مدل Biot) مراجعه کنید . |
پارامترهای سیال برای مدل Biot-Allard (تلفات حرارتی و ویسکوز).
• | چگالی برای تعریف چگالی سیال اشباع ρf (واحد SI: kg/ m3 ) . |
• | ویسکوزیته دینامیکی برای تعریف ویسکوزیته دینامیکی سیال اشباع μf (واحد SI: Pa·s). این پارامتر برای میزان میرایی چسبناکی که توسط امواج صوتی تجربه می شود مهم است. |
• | نسبت گرمای ویژه برای تعریف نسبت گرمای ویژه (شاخص آدیاباتیک) سیال اشباع γ (بدون بعد). |
• | ظرفیت گرمایی در فشار ثابت برای تعریف ظرفیت گرمایی (ویژه) در فشار ثابت سیال اشباع C p (واحد SI: J/(kg·K)). |
• | هدایت حرارتی برای تعریف هدایت حرارتی سیال اشباع k (واحد SI: W/(m·K)). این پارامتر برای میزان میرایی حرارتی تجربه شده توسط امواج صوتی مهم است. |
