 |
میکروفون لوله پروب
معرفی
اغلب نمی توان یک میکروفون معمولی را مستقیماً در میدان صوتی در حال اندازه گیری قرار داد. میکروفون ممکن است برای قرار گرفتن در داخل سیستم اندازه‌گیری‌شده، مانند اندازه‌گیری‌های داخل گوش برای نصب سمعک، آنقدر بزرگ باشد. اندازه میکروفون نیز ممکن است در مقایسه با طول موج خیلی بزرگ باشد، به طوری که میدان صوتی را مختل کند. در این موارد، ممکن است یک لوله کاوشگر به محفظه میکروفون متصل شود (نمودار شکل 1 را ببینید ) تا میکروفون را از نقطه اندازه گیری دور کند. در این مدل تغییر حساسیت میکروفون به دلیل اضافه شدن این پروب کوچک بررسی شده است، رجوع کنید به Ref. 1 (فصل 4، صفحات 160-162) برای جزئیات بیشتر.
این یک مدل وابسته به زمان از راه اندازی میکروفون لوله پروب عمومی است که شامل یک حوزه آکوستیک خارجی، یک لوله پروب الاستیک و حفره جلوی دیافراگم میکروفون است. طرح را در شکل 1 ببینید . لوله کاوشگر که با استفاده از واسط Pipe Acoustics، Transient مدل سازی شده است، به دو حوزه آکوستیک فشار سه بعدی مجزا متصل می شود که منجر به شبیه سازی آکوستیک کاملاً جفت شده می شود.
شکل 1: طرحی از راه اندازی میکروفون لوله پروب، متشکل از یک لوله پروب به طول L و قطر بیرونی D 0 . لوله به یک حفره (با ابعاد مشخص شده) در جلوی دیافراگم میکروفون متصل می شود. یک میدان صوتی خارجی با بردار موج k به لوله پروب برخورد می کند .
توجه: این برنامه به ماژول آکوستیک نیاز دارد.
تعریف مدل
هندسه میکروفون لوله پروب و حوزه محاسباتی در نظر گرفته شده در این مدل به صورت شماتیک در شکل 1 نشان داده شده است . از راست به چپ، مدل شامل حفره‌ای در جلوی میکروفون است که به شکل استوانه‌ای به شعاع R و ارتفاع H متصل به مخروطی با شعاع پایین R و شعاع بالایی D 0 است . D 0 همچنین قطر بیرونی لوله پروب به طول L است . پروب از یک ماده الاستیک با قطر داخلی 2 d r = 2 میلی متر و ضخامت دیواره d w = 0.3 ساخته شده است. میلی متر متریال لوله دارای مدول یانگ 0.1 گیگا پاسکال و نسبت پواسون 0.4 تنظیم شده است .
جدول 1 پارامترهای مدل را فهرست می کند،
متغیر | ارزش | شرح |
f | 500 هرتز | فرکانس موج حادثه |
تی | 1 / f | دوره موج حادثه |
اوه | 2 π f | فرکانس زاویه ای موج حادثه |
c 0 | 343 متر بر ثانیه | سرعت صدا در 20 درجه سانتیگراد و 1 اتمسفر |
λ دقیقه | c 0 / f | طول موج موج فرودی |
ک | 2 π / λ دقیقه | شماره موج موج فرود |
L | 20 میلی متر | طول لوله پروب |
آر | 5 میلی متر | شعاع بدنه میکروفون |
اچ | 5 میلی متر | ارتفاع حفره |
d r | 1 میلی متر | شعاع داخلی لوله |
d w | 0.3 میلی متر | ضخامت دیواره لوله |
D 0 | 2 d r + 2 d w = 2.6 میلی متر | قطر بیرونی لوله پروب |
kD 0 | kD 0 = 0.02 | تعداد موج ضربدر قطر لوله |
d visc | 0.1 میلی متر | ضخامت لایه مرزی چسبناک در 500 هرتز |
یک موج سینوسی که در جهت x مثبت حرکت می کند بر روی میکروفون لوله پروب برخورد می کند. موج با دامنه 1 Pa داده شده توسط
(1)
که در آن ω فرکانس زاویه ای و k عدد موج است (اینها در جدول 1 آورده شده است ). چنین موج تک رنگ صفحه ای به عنوان یک گزینه داخلی برای ویژگی میدان فشار حادثه در رابط وجود دارد. در تجزیه و تحلیل گذرا، یک سطح شیب دار به طور خودکار اضافه می شود تا دامنه میدان فشار پس زمینه به آرامی در دوره اول T = 1/ f 0 افزایش یابد . این کار برای اطمینان از پایداری عددی انجام می‌شود و می‌توان آن را در قسمت فشار حادثه با فعال کردن گزینه‌های فیزیک پیشرفته غیرفعال کرد.
مدلسازی شده با استفاده از Pipe Acoustics، رابط گذرا، لوله پروب بلند به عنوان ساختار a1D در نظر گرفته می‌شود. این فرض تا زمانی معتبر است که تعامل بین لوله پروب و میدان صوتی ورودی را بتوان نادیده گرفت. این به نوبه خود مستلزم آن است که k D 0 << 1 , که برای انتخاب فعلی پارامترها صادق است زیرا k D 0 = 0.02 ; جدول 1 را ببینید .
فرض مهم دیگر این است که هیچ تلفات مرزی حرارتی و چسبناکی در داخل لوله پروب وجود ندارد. همچنین، این فرض برای تنظیم فعلی، که در آن میدان فرود یک موج تک رنگ است، صادق است. در فرکانس حرکتی 500 هرتز، ضخامت لایه مرزی چسبناک در داخل لوله پروب در حد 0.1 میلی متر است که 10 برابر کوچکتر از شعاع داخلی d r است . ضخامت لایه مرزی متناسب با 
.
.از آنجایی که دیافراگم ساختار کاملاً سفت و سختی نیست، فرض کنید که دارای افت مقاومتی است که توسط امپدانس Z = 100·10 6 Ns/m 5 داده شده است . این مقدار از مرتبه بزرگی است که در میکروفون های خازنی معمولی مشاهده می شود.
نتایج و بحث
یکی از پارامترهای مهم گسترش لوله پروب به یک میکروفون، رابطه بین فشار در نوک و فشار در دیافراگم (که توسط میکروفون اندازه گیری می شود) است. این تابع انتقال برای کالیبره کردن سیستم اندازه گیری ضروری است. فشار در نوک پروب و فشار در دیافراگم در شکل 2 نشان داده شده است . پس از یک گذرا اولیه، محلول پس از حدود 4 میلی ثانیه دوره ای می شود. از این به بعد، سیستم بهره حدود 1.4 و تغییر فاز برابر با 
. بهره و تغییر فاز به محتوای فرکانس سیگنال اعمال شده بستگی دارد – در این مورد یک تن هارمونیک خالص 500 هرتز.
. بهره و تغییر فاز به محتوای فرکانس سیگنال اعمال شده بستگی دارد – در این مورد یک تن هارمونیک خالص 500 هرتز.یک تابع انتقال کامل را می توان به عنوان مثال با استفاده از یک پالس گاوسی به عنوان سیگنال برخورد و سپس انجام تبدیل فوریه سیگنال به دست آورد. این امر مستلزم حل محتوای فرکانس با یک مش مناسب است که بسیار متراکم می شود. علاوه بر این، مفروضات مدل ممکن است برای طیف کامل فرکانس ها صادق نباشد.
شکل 3 توزیع فشار را در صفحه xz در انتهای بازه زمانی نشان داده شده در شکل 2 نشان می دهد .
شکل 2: فشار بر حسب زمان در نوک پروب (خط سبز) و در دیافراگم میکروفون (خط آبی).
شکل 3: توزیع فشار در صفحه xz در زمان t = 10 ms.
نکاتی درباره پیاده سازی COMSOL
جفت شدن بین دامنه های 1 بعدی و 3 بعدی
دامنه آکوستیک لوله (دامنه پروب) از طریق یک شرایط فشار در انتهای لوله به اولین دامنه آکوستیک فشار (حوزه بیرونی) متصل می شود. این کوپلینگ دستی تداوم فشار بین دامنه لوله و میدان فشار برخوردی را تضمین می کند.
دامنه آکوستیک لوله از طریق کوپلینگ چندفیزیکی Acoustics-Pipe Acoustics به دومین حوزه آکوستیک فشار (حفره حفره دیافراگم) متصل می شود. این جفت تداوم فشار و سرعت بین هر دو حوزه را از طریق معادلات تضمین می کند
(2)
(3)
که در آن لوله p فشار لوله در نقطه اتصال، A مساحت کل مرز صوتی متصل، p t فشار کل در حوزه آکوستیک و S مرز صوتی متصل است. علاوه بر این، n بردار نرمال به مرز است، qd یک منبع دوقطبی است، و لوله u سرعت لوله در نقطه اتصال است .
توجه: نمونه‌های بیشتر از اتصال بین لوله‌های 1 بعدی و دامنه‌های سه بعدی در مدل آموزشی Acoustics of a Pipe System with 3D Bend and Junction ، همچنین در گالری برنامه موجود است: www.comsol.com/model/acoustics-of-a- لوله-سیستم-با-3d-bend-and-junction-40831 .
راه‌اندازی حل‌کننده
تنها تنظیمی که باید برای حل‌کننده انجام شود، تغییر آن از استفاده از رویکرد تفکیک‌شده به استفاده از رویکرد کاملاً جفت‌شده است. منطق پیش‌فرض در مطالعه استفاده از گروه‌های تفکیک‌شده برای فیزیک است که کوپلینگ چندفیزیکی داخلی ندارند. در اینجا، کوپلینگ به صورت دستی در یکی از انتهای لوله تنظیم می شود. تنظیمات حل‌کننده گذرا به‌طور خودکار با تنظیم حداکثر فرکانس برای حل در بخش تنظیمات حل‌کننده گذرا (همانطور که در دستورالعمل‌های زیر انجام می‌شود) انجام می‌شود.
ارجاع
1. DT Blackstock, Fundamentals of Physical Acoustics , John Wiley & Sons, 2000.
مسیر کتابخانه برنامه: Acoustics_Module/Tutorials,_Pipe_Acoustics /probe_tube_microphone
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 ، Acoustics>Pipe Acoustics>Pipe Acoustics، Transient (patd) را انتخاب کنید . |
3 | روی افزودن کلیک کنید . |
4 | در درخت Select Physics ، Acoustics>Pressure Acoustics>Pressure Acoustics, Transient (actd) را انتخاب کنید . |
5 | روی افزودن کلیک کنید . |
6 | در درخت Select Physics ، Acoustics>Pressure Acoustics>Pressure Acoustics, Transient (actd) را انتخاب کنید . |
7 | روی افزودن کلیک کنید . |
8 |  روی مطالعه کلیک کنید . |
9 | در درخت انتخاب مطالعه ، General Studies>Time Dependent را انتخاب کنید . |
10 |  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 probe_tube_microphone_parameters.txt دوبار کلیک کنید . |
هندسه 1
سپس هندسه مدل را تعریف کنید. یا با دنبال کردن دستورالعمل‌های انتهای سند هندسه را بسازید یا هندسه را از یک دنباله وارد کنید و سپس به بخش Materials بروید . برای وارد کردن دنباله هندسه، روی Insert Sequence در نوار ابزار Geometry کلیک کنید . به پوشه Application Libraries مدل بروید و فایل probe_tube_microphone_geom_sequence.mph را باز کنید .
1 | در نوار ابزار Geometry ، روی Insert Sequence کلیک کنید و Insert Sequence را انتخاب کنید . |
2 | به پوشه Application Libraries مدل بروید و روی فایل probe_tube_microphone_geom_sequence.mph دوبار کلیک کنید . |
3 | در نوار ابزار Geometry ، روی  ساختن همه کلیک کنید . |
از رندر قاب سیمی استفاده کنید تا چهره ها و خطوط داخل هندسه را راحت تر ببینید و به آنها دسترسی پیدا کنید.
4 |  روی دکمه Wireframe Rendering در نوار ابزار Graphics کلیک کنید . |
5 |  روی دکمه Zoom Extents در نوار ابزار Graphics کلیک کنید . |
هندسه باید مانند شکل زیر 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>Air را انتخاب کنید . |
4 | روی Add to Component در نوار ابزار پنجره کلیک کنید . |
5 | در درخت، Built-in>Air را انتخاب کنید . |
6 | روی Add to Component در نوار ابزار پنجره کلیک کنید . |
7 | در نوار ابزار Home ، روی  Add Material کلیک کنید تا پنجره Add Material بسته شود . |
مواد
آب 1 (mat2)
1 | در پنجره تنظیمات برای مواد ، قسمت انتخاب موجودیت هندسی را پیدا کنید . |
2 | از لیست سطح موجودیت هندسی ، Edge را انتخاب کنید . |
3 | فقط Edge 25 را انتخاب کنید. |
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 ، aveop_mic را در قسمت متن نام اپراتور تایپ کنید . |
3 | بخش انتخاب منبع را پیدا کنید . از لیست سطح نهاد هندسی ، Boundary را انتخاب کنید . |
4 | فقط مرز 12 را انتخاب کنید. |
ادغام 1 (در اول)
1 | در نوار ابزار تعاریف ، روی  Nonlocal Couplings کلیک کرده و Integration را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای ادغام ، intop_tip را در قسمت متنی نام اپراتور تایپ کنید . |
3 | بخش انتخاب منبع را پیدا کنید . از لیست سطح نهاد هندسی ، نقطه را انتخاب کنید . |
4 | فقط نقطه 14 را انتخاب کنید. |
آکوستیک لوله، گذرا (پد)
به تنظیم فیزیک مشکل ادامه دهید. حوزه‌هایی را انتخاب کنید که فیزیک‌های مختلف در آنها اعمال می‌شوند و شرایط مرزی مناسب را برای جفت کردن آنها اضافه کنید.
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Component 1 (comp1) روی Pipe Acoustics، Transient (patd) کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Pipe Acoustics، Transient ، بخش Edge Selection را پیدا کنید . |
3 |  روی Clear Selection کلیک کنید . |
4 | فقط Edge 25 را انتخاب کنید. |
خواص لوله 1
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Component 1 (comp1)> Pipe Acoustics، Transient (patd) روی Pipe Properties 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای ویژگی های لوله ، قسمت Pipe Shape را پیدا کنید . |
3 | از لیست، Circular را انتخاب کنید . |
4 | در قسمت متن d i ، 2*dr را تایپ کنید . |
5 | قسمت Pipe Model را پیدا کنید . از لیست مدل لوله ، Anched در یک انتهای را انتخاب کنید . |
6 | از لیست E ، User defined را انتخاب کنید . در قسمت متن مرتبط، 0.1[GPa] را تایپ کنید . |
7 | از لیست ν ، User defined را انتخاب کنید . در قسمت متن مرتبط، 0.4 را تایپ کنید . |
8 | در قسمت متن Δ w ، dw را تایپ کنید . |
9 | در پنجره Model Builder ، روی Pipe Acoustics، Transient (patd) کلیک کنید . |
10 | در پنجره تنظیمات برای Pipe Acoustics، Transient ، بخش Transient Solver Settings را پیدا کنید . |
11 | در قسمت f max، sol text، f را تایپ کنید . |
فشار 1
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Points کلیک کنید و Pressure را انتخاب کنید . |
2 | فقط نقطه 14 را انتخاب کنید. |
3 | در پنجره تنظیمات فشار ، قسمت فشار را بیابید . |
4 | در قسمت p در قسمت متن، p2 را تایپ کنید . |
این کوپلینگ دستی فشار اولین دامنه آکوستیک فشار را به دامنه آکوستیک لوله اعمال می کند.
آکوستیک فشار، گذرا (عملکرد)
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Component 1 (comp1) روی Pressure Acoustics, Transient (actd) کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای آکوستیک فشار ، گذرا ، بخش انتخاب دامنه را پیدا کنید . |
3 |  روی Clear Selection کلیک کنید . |
4 | فقط دامنه 1 را انتخاب کنید. |
5 | بخش Transient Solver and Mesh Settings را پیدا کنید . در قسمت متن f max ، f را تایپ کنید . |
تابش موج استوانه ای 1
1 | در نوار ابزار فیزیک ، روی  Boundaries کلیک کنید و تابش موج استوانه ای را انتخاب کنید . |
2 | فقط مرزهای 1، 2، 13 و 18 را انتخاب کنید. |
3 | در پنجره تنظیمات برای تابش موج استوانه ای ، بخش تابش موج استوانه ای را پیدا کنید . |
4 | بردار محور r را به صورت مشخص کنید |
0 | ایکس |
0 | y |
1 | z |
با استفاده از گزینه موج صفحه (تک رنگ) داخلی، یک موج صفحه فرود را همانطور که در معادله 1 تعریف شده است، اضافه کنید . موج به طور خودکار با عملکرد رمپ هموارسازی در دوره اول ضرب می شود. این گزینه با فعال کردن نمای Advanced Physics Options قابل مشاهده است .
میدان فشار حادثه 1
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Attributes کلیک کنید و Incident Pressure Field را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات مربوط به میدان فشار حادثه ، قسمت میدان فشار حادثه را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن p 0 ، 1 را تایپ کنید . |
4 | از لیست c ، از مواد را انتخاب کنید . |
5 | از لیست مواد ، هوا (mat1) را انتخاب کنید . |
6 | بردار e k را به صورت مشخص کنید |
1 | ایکس |
0 | y |
0 | z |
7 | در قسمت متنی f 0 ، f را تایپ کنید . |
آکوستیک فشار، گذرا 2 (ACTD2)
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Component 1 (comp1) روی Pressure Acoustics, Transient 2 (actd2) کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای آکوستیک فشار ، گذرا ، بخش انتخاب دامنه را پیدا کنید . |
3 |  روی Clear Selection کلیک کنید . |
4 | فقط دامنه های 2 و 3 را انتخاب کنید. |
5 | بخش Transient Solver and Mesh Settings را پیدا کنید . در قسمت متن f max ، f را تایپ کنید . |
امپدانس 1
1 | در نوار ابزار فیزیک ، روی  Boundaries کلیک کنید و امپدانس را انتخاب کنید . |
2 | فقط مرز 7 را انتخاب کنید. |
3 | در پنجره تنظیمات امپدانس ، بخش امپدانس را پیدا کنید . |
4 | در قسمت نوشتاری Z n ، 100e6[N*s/m^5]*R^2*pi را تایپ کنید . |
چند فیزیک
Acoustic-Pipe Acoustic Connection 1 (apc1)
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Multiphysics Couplings کلیک کنید و Global> Acoustic-Pipe Acoustic Connection را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Acoustic-Pipe Acoustic Connection ، بخش Coupled Interfaces را پیدا کنید . |
3 | از لیست Acoustics ، Pressure Acoustics، Transient 2 (actd2) را انتخاب کنید . |
انتخاب دومین دامنه آکوستیک فشار مهم است، زیرا در غیر این صورت کاوشگر هر دو سر را به یک دامنه متصل خواهد کرد.
مش 1
بر اساس پیشنهاد مش کنترل شده توسط Physics، مش را ادامه دهید و ایجاد کنید . فرکانس کنترل کننده حداکثر اندازه عنصر به صورت پیش فرض از مطالعه گرفته شده است ، یعنی از حداکثر فرکانس تا حل شود . به طور کلی، 5 تا 6 عنصر درجه دوم در هر طول موج برای حل امواج مورد نیاز است. برای جزئیات بیشتر، مش بندی (رفع امواج) را در راهنمای کاربر ماژول آکوستیک ببینید . در این مدل از 10 عنصر در هر طول موج استفاده می کنیم. پیش فرض خودکار این است که 5 داشته باشد.
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Component 1 (comp1) روی Mesh 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات مش ، بخش فشار آکوستیک، گذرا (actd) را پیدا کنید . |
3 | از لیست تعداد عناصر مش در هر طول موج ، User defined را انتخاب کنید . |
4 | در قسمت متن، 10 را تایپ کنید . |
5 | بخش آکوستیک فشار ، گذرا 2 (actd2) را پیدا کنید . از لیست تعداد عناصر مش در هر طول موج ، User defined را انتخاب کنید . |
6 | در قسمت متن، 10 را تایپ کنید . |
7 | قسمت Physics-Controlled Mesh را پیدا کنید . از لیست اندازه عنصر ، درشت را انتخاب کنید . |
8 | قسمت Sequence Type را پیدا کنید . از لیست، مش کنترل شده توسط کاربر را انتخاب کنید . |
سایز 1
1 | در پنجره Model Builder ، روی Free Tetrahedral 1 کلیک راست کرده و Size را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای اندازه ، قسمت انتخاب موجودیت هندسی را پیدا کنید . |
3 | از لیست سطح موجودیت هندسی ، Edge را انتخاب کنید . |
4 | فقط Edge 25 را انتخاب کنید. |
5 | بخش اندازه عنصر را پیدا کنید . روی دکمه Custom کلیک کنید . |
6 | قسمت پارامترهای اندازه عنصر را پیدا کنید . |
7 | کادر انتخاب حداکثر اندازه عنصر را انتخاب کنید . در قسمت متن مرتبط، L/10 را تایپ کنید . |
سایز ۲
1 | روی Free Tetrahedral 1 کلیک راست کرده و Size را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای اندازه ، قسمت انتخاب موجودیت هندسی را پیدا کنید . |
3 | از لیست سطح نهاد هندسی ، Boundary را انتخاب کنید . |
4 | فقط مرز 12 را انتخاب کنید. |
5 | بخش اندازه عنصر را پیدا کنید . روی دکمه Custom کلیک کنید . |
6 | قسمت پارامترهای اندازه عنصر را پیدا کنید . |
7 | کادر انتخاب حداکثر اندازه عنصر را انتخاب کنید . در قسمت متن مرتبط، dr/2 را تایپ کنید . |
8 |  روی ساخت همه کلیک کنید . |
مطالعه 1
مرحله 1: وابسته به زمان
1 | در پنجره Model Builder ، در بخش مطالعه 1 ، 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,T/25,5*T) را تایپ کنید . |
داده ها برای 5 دوره (5*T) با نمونه برداری 25 نقطه در هر دوره ثبت می شود (تعداد نقاط را افزایش دهید تا وضوح بهتری در محلول ذخیره شده بدست آورید).
راه حل 1 (sol1)
1 | در نوار ابزار مطالعه ، روی  Show Default Solver کلیک کنید . |
2 | در پنجره Model Builder ، گره Solution 1 (sol1) را گسترش دهید . |
3 | در پنجره Model Builder ، گره Study 1>Solver Configurations>Solution 1 (sol1)>Time-Dependent Solver 1 را گسترش دهید . |
4 | روی Study 1>Solver Configurations>Solution 1 (sol1)>Time-Dependent Solver 1 کلیک راست کرده و Fully Coupled را انتخاب کنید . |
در این مدل، کوپلینگ بین اولین دامنه آکوستیک فشار و دامنه آکوستیک لوله به صورت دستی تنظیم می شود. رفتار پیش‌فرض، در این مطالعه، این است که COMSOL پیشنهادهای حل‌کننده‌ای را برای فردی که فیزیک را تشکیل می‌دهد تولید کند (به برچسب‌ها توجه کنید) و یک پیشنهاد حل‌کننده تفکیک شده را تنظیم کند. این مدل به بهترین وجه با استفاده از رویکرد کاملا جفت شده حل می شود.
حالا مدل را حل کنید و به نتایج نگاه کنید. ابتدا به نمودارهای پیش فرض نگاه کنید و سپس دو گروه طرح سفارشی ایجاد کنید. حل مدل فقط چند ثانیه طول می کشد.
5 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Study 1>Solver Configurations>Solution 1 (sol1)>Time-Dependent Solver 1 روی Fully Coupled 1 کلیک کنید . |
6 | در پنجره تنظیمات برای کاملاً جفت شده ، روی  محاسبه کلیک کنید . |
نتایج
فشار آکوستیک (پد)
فشار آکوستیک (عملکرد)
فشار آکوستیک، سطوح هم سطح (actd)
فشار آکوستیک (actd2)
فشار آکوستیک، سطوح هم سطح (actd2)
مراحل زیر را برای بازتولید طرح در شکل 3 دنبال کنید .
گروه طرح سه بعدی 7
در نوار ابزار صفحه اصلی ، روی Add Plot Group کلیک کنید و 3D Plot Group را انتخاب کنید .
Add Plot Group کلیک کنید و 3D Plot Group را انتخاب کنید .برش 1
1 | روی 3D Plot Group 7 کلیک راست کرده و Slice را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Slice ، بخش Expression را پیدا کنید . |
3 | در قسمت Expression text، p2 را تایپ کنید . |
4 | قسمت Plane Data را پیدا کنید . از لیست هواپیما ، ZX-planes را انتخاب کنید . |
5 | در قسمت متن Planes ، 1 را تایپ کنید . |
6 | قسمت Coloring and Style را پیدا کنید .  روی تغییر جدول رنگ کلیک کنید . |
7 | در کادر محاوره ای جدول رنگ ، Wave>Wave را در درخت انتخاب کنید. |
8 | روی OK کلیک کنید . |
9 | در پنجره تنظیمات برای Slice ، بخش Coloring and Style را پیدا کنید . |
10 | از لیست مقیاس ، خطی متقارن را انتخاب کنید . |
برش 2
1 | در پنجره Model Builder ، روی 3D Plot Group 7 کلیک راست کرده و Slice را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Slice ، بخش Expression را پیدا کنید . |
3 | در قسمت Expression text، p3 را تایپ کنید . |
4 | قسمت Plane Data را پیدا کنید . از لیست هواپیما ، ZX-planes را انتخاب کنید . |
5 | در قسمت متن Planes ، 1 را تایپ کنید . |
6 | برای گسترش بخش Inherit Style کلیک کنید . از لیست Plot ، Slice 1 را انتخاب کنید . |
خط 1
1 | روی 3D Plot Group 7 کلیک راست کرده و Line را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Line ، قسمت Coloring and Style را پیدا کنید . |
3 | از لیست نوع خط ، لوله را انتخاب کنید . |
4 | در قسمت متن بیان شعاع لوله ، 0.5*patd.dh را تایپ کنید . |
5 | چک باکس Radius scale factor را انتخاب کنید . |
6 | برای گسترش بخش Inherit Style کلیک کنید . از لیست Plot ، Slice 1 را انتخاب کنید . |
7 | در نوار ابزار 3D Plot Group 7 ، روی  Plot کلیک کنید . |
مقاطع عرضی
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Results روی 3D Plot Group 7 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای گروه طرح سه بعدی ، مقطع عرضی را در قسمت نوشتار برچسب تایپ کنید . |
شکل باید شبیه شکلی باشد که در شکل 3 نشان داده شده است .
گروه طرح 1 بعدی 8
در نوار ابزار صفحه اصلی ، روی Add Plot Group کلیک کنید و 1D Plot Group را انتخاب کنید .
Add Plot Group کلیک کنید و 1D Plot Group را انتخاب کنید .جهانی 1
1 | روی 1D Plot Group 8 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 |
aveop_mic(p3) | پا | فشار دیافراگم |
intop_tip (p) | پا | فشار نوک پروب |
پروفایل های فشار
1 | در پنجره Model Builder ، روی 1D Plot Group 8 کلیک کنید . |
2 | در پنجره Settings for 1D Plot Group ، قسمت Plot Settings را پیدا کنید . |
3 | چک باکس x-axis label را انتخاب کنید . |
4 | کادر بررسی برچسب محور y را انتخاب کنید . در قسمت متن مربوطه، Pressure (Pa) را تایپ کنید . |
5 | در نوار ابزار 1D Plot Group 8 ، روی  Plot کلیک کنید . |
6 | در قسمت نوشتار برچسب ، نمایه‌های فشار را تایپ کنید . |
شکل باید شبیه شکل 2 باشد .
ضمیمه: دستورالعمل های توالی هندسه
اگر می خواهید هندسه را خودتان ایجاد کنید، این مراحل را دنبال کنید.
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 |  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 | در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
نام | اصطلاح | ارزش | شرح |
L | 20[mm] | 0.02 متر | طول لوله پروب |
آر | 5[mm] | 0.005 متر | شعاع بدنه میکروفون |
اچ | 5[mm] | 0.005 متر | ارتفاع حجم لوله پروب |
دکتر | 1[mm] | 0.001 متر | شعاع داخلی لوله |
dw | 0.3[mm] | 3E-4 متر | ضخامت دیواره لوله |
هندسه 1
مخروط 1 (مخروط 1)
1 | در نوار ابزار Geometry ، روی  Cone کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات مخروط ، بخش اندازه و شکل را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن شعاع پایین ، R را تایپ کنید . |
4 | در قسمت متن ارتفاع ، H را تایپ کنید . |
5 | در قسمت متنی Top radius ، dr+dw را تایپ کنید . |
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 ، R را تایپ کنید . |
4 | در قسمت متن ارتفاع ، H را تایپ کنید . |
5 | قسمت Position را پیدا کنید . در قسمت متن z ، -H را تایپ کنید . |
چند ضلعی 1 (pol1)
1 | در نوار ابزار Geometry ، روی  More Primitives کلیک کنید و Polygon را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات چند ضلعی ، بخش مختصات را پیدا کنید . |
3 | از فهرست منبع داده ، Vectors را انتخاب کنید . |
4 | در قسمت متن x ، 0 0 را تایپ کنید . |
5 | در قسمت متن y ، 0 0 را تایپ کنید . |
6 | در قسمت متن z ، H H+L را تایپ 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 نوشتار Radius ، 10[mm] را تایپ کنید . |
4 | در قسمت متن ارتفاع ، 35[mm] را تایپ کنید . |
5 | قسمت Position را پیدا کنید . در قسمت متن z ، -H را تایپ 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 نوع هواپیما ، Face parallel را انتخاب کنید . |
4 | در مخروط شی 1 ، فقط مرز 4 را انتخاب کنید. |
صفحه کار 1 (wp1)> هندسه صفحه
در پنجره Model Builder ، روی صفحه هندسه کلیک کنید .
صفحه کار 1 (wp1)> دایره 1 (c1)
1 | در نوار ابزار Work Plane ، روی  Circle کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات دایره ، بخش اندازه و شکل را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن Radius عبارت dr را تایپ کنید . |
4 | برای گسترش بخش لایه ها کلیک کنید . |
فرم اتحادیه (فین)
در نوار ابزار Home ، روی Build All کلیک کنید .
Build All کلیک کنید .
