基于尺度判据的小型电声换能器热黏声学模型选择方法
热黏性损耗会显著影响微型扬声器和高频换能器的声学响应，尤其是在狭窄间隙、通气孔、磁隙以及小型后腔等区域。借助 COMSOL Multiphysics® 中较为完整的 Thermoviscous Acoustics 模型，可以对这些效应进行描述；然而，若对黏性边界层和热边界层进行显式求解，通常会显著增加模型的自由度和计算时间。相比之下，在声学边界层厚度相对于几何特征尺寸足够小时，可以采用 Pressure Acoustics 与 Thermoviscous Boundary Layer Impedance 相结合的方法，以更低的计算成本考虑热黏性效应。
本研究旨在探讨不同热黏声学建模方法在小尺度电声换能器中的适用范围及其计算效率。研究将对 Pressure Acoustics、Pressure Acoustics + Thermoviscous Boundary Layer Impedance，以及较为完整的 Thermoviscous Acoustics 三种建模方法进行系统比较，并考察不同特征间隙尺寸和工作频率下的仿真结果差异。相比仅以几何尺寸作为判断依据，本文重点关注黏性边界层厚度与狭窄声学区域特征尺寸之间的比值。
首先，基于具有代表性的狭窄间隙几何结构开展参数化研究，以量化简化热黏模型与完整热黏声学模型之间的偏差。不同模型将从声阻抗、共振频率、声压响应、计算时间、内存需求以及自由度数量等方面进行比较。随后，该方法将进一步应用于包含典型狭窄声学区域的微型扬声器或高音扬声器模型中，以验证其在实际电声换能器建模中的适用性。
本研究的目标是建立一种基于尺度参数的模型选择判据，用于识别在哪些工作条件下 Thermoviscous Boundary Layer Impedance 方法能够提供足够的工程精度，以及在哪些条件下必须采用更为完整的 Thermoviscous Acoustics 模型。最终形成的模型选择图谱可为高音扬声器、微型扬声器以及其他小尺度电声器件的数值建模提供实用参考，从而在仿真精度与计算成本之间实现更合理的平衡。
