Acoustics Module

Nuova app: Absorptive Muffler Designer

Le marmitte sono utilizzate, ad esempio, per attenuare il rumore emesso da un motore a combustione e devono operare in modo ottimale entro un intervallo specifico di frequenze. L'attenuazione è misurata sulla base della perdita di trasmissione, che indica lo smorzamento in dB come funzione della frequenza.

L'app Absorptive Muffler Designer viene utilizzata per studiare e progettare una semplice marmitta risonante con un rivestimento poroso. Con l'app è possibile eseguire un'analisi dello smorzamento sia induttivo sia resistivo di una marmitta.

L'app consente di studiare i risultati dopo aver modificato le dimensioni della marmitta, le condizioni ambientali e le proprietà del materiale di rivestimento poroso.

Interfaccia utente dell'app Absorptive Muffler Designer. Interfaccia utente dell'app Absorptive Muffler Designer.

Interfaccia utente dell'app Absorptive Muffler Designer.

Nuova app: One-Family House Acoustics Analyzer

L'app One-Family House Acoustics Analyzer viene utilizzata per valutare la propagazione del rumore in due locali attigui all'interno di una villetta di due piani composta da dieci locali. L'app determina la distribuzione del livello di pressione sonora (SPL) nella casa in base al numero di fonti inserite in modo interattivo in tutta la casa.

Questo rappresenta un classico problema di acustica degli ambienti, quando ingegneri o architetti desiderano determinare la diffusione del rumore in un sistema di spazi attigui, come case, uffici o laboratori. Ciò è importante, ad esempio, per garantire che un ambiente acustico sia conforme alle normative in materia di rumore e lavoro.

Un ingegnere o architetto può recarsi sul campo con questa app per studiare vari scenari di sorgenti del rumore e caratteristiche di isolamento della parete e confrontare, quindi, i risultati della simulazione con le misurazioni effettive. L'app consente di inserire, rimuovere e definire più fonti acustiche in diverse stanze al fine di determinare la distribuzione risultante di SPL.

L'acustica è modellata utilizzando l'interfaccia fisica Acoustic Diffusion Equation in COMSOL Multiphysics, che è sia veloce che efficiente per calcolare le distribuzioni di SPL.

Interfaccia utente dell'app One-Family House Acoustics Analyzer, con varie opzioni per la fonte del rumore. Interfaccia utente dell'app One-Family House Acoustics Analyzer, con varie opzioni per la fonte del rumore.

Interfaccia utente dell'app One-Family House Acoustics Analyzer, con varie opzioni per la fonte del rumore.

Nuova app: Organ Pipe Design

Organ Pipe Design è un'app intuitiva che consente di esaminare la struttura di una canna d'organo e quindi di riprodurne il suono e il tono in presenza di modifiche. Il suono della canna d'organo include gli effetti delle diverse armoniche con ampiezze differenti.

La canna d'organo è modellata con l'interfaccia Pipe Acoustics, Frequency Domain in COMSOL Multiphysics. L'app consente di analizzare la varianza della prima frequenza di risonanza fondamentale in base allo spessore di parete e al raggio della canna, tenendo conto anche della pressione ambiente e della temperatura.

Quest'app consente di trovare la risposta in frequenza completa, compresa la frequenza fondamentale e le armoniche. Con un metodo in codice Java®, l'applicazione sarà in grado di rilevare nella risposta la posizione e l'ampiezza di tutte le armoniche, estendendo così l'analisi oltre la funzionalità integrata dell'interfaccia utente di COMSOL Multiphysics.

Nuova app: Acoustic Reflection Analyzer for a Water-Sediment Interface

L'analisi delle riflessioni acustiche sulle superfici di varie strutture è importante in molte discipline ingegneristiche. L'app Acoustic Reflection Analyzer for a Water-Sediment Interface mostra uno di questi sistemi in cui l'analisi è importante per applicazioni nel campo dell'acustica subacquea e della tecnologia sonar.

L'app analizza i coefficienti di riflessione e assorbimento delle onde acustiche piane, la dispersione di un'interfaccia acqua-sedimento a diverse frequenze e diversi angoli di incidenza. Inoltre, per le frequenze studiate vengono determinati i coefficienti di assorbimento con incidenza casuale.

Per descrivere il sistema acqua-sedimento, l'app utilizza l'interfaccia Poroelastic Waves di COMSOL Multiphysics per modellare le onde acustiche ed elastiche accoppiate a qualsiasi sostanza porosa (teoria di Biot).

Interfaccia utente dell'app Acoustic Reflection Analyzer for a Water-Sediment Interface, con l'immagine della pressione totale. Interfaccia utente dell'app Acoustic Reflection Analyzer for a Water-Sediment Interface, con l'immagine della pressione totale.

Interfaccia utente dell'app Acoustic Reflection Analyzer for a Water-Sediment Interface, con l'immagine della pressione totale.

Grafici in banda di ottava

È ora possibile utilizzare un apposito grafico, denominato banda di ottava, per rappresentare le funzioni di trasferimento nel dominio delle frequenze, risposte, curve di sensibilità, inserimento e perdita di trasmissione. Il grafico offre diverse funzioni predefinite specifiche per l'acustica, come pesatura predefinita (Z, A, C e definita dall'utente) e vari stili (bande di ottava, bande di 1/3 di ottava o curva continua). Le opzioni di banda corrispondono alla rappresentazione del valore medio o integrato, ad esempio, della pressione al quadrato su una data banda di frequenza definita dalla frequenza media e dalla larghezza di banda.

I dati di input per un grafico in banda di ottava provengono da una soluzione nel dominio delle frequenze. Ad esempio, può essere la pressione acustica derivante da uno studio nel dominio delle frequenze o da uno sweep in frequenza parametrico. Il grafico in banda di ottava consente di tracciare automaticamente una data espressione sulla scala dB semplificando il postprocessing, dato che non è più necessario definire l'espressione come una variabile. L'entità geometrica da usare come input per il grafico può essere a livello globale, un punto, un bordo, un contorno o un dominio. Negli ultimi tre esempi, la media viene calcolata automaticamente per semplificare la definizione e la rappresentazione della potenza media, ad esempio, all'ingresso del modello.

Sono disponibili tre opzioni come input del grafico:

  • Ampiezza (es. la pressione misurata in un punto)
  • Potenza (es. l'intensità incidente in una marmitta)
  • Funzione di trasferimento (es. la funzione di trasferimento elettroacustica tra tensione e pressione in un microfono)

Sono dati tre stili di grafico per rappresentare la risposta:

  • Octaves
  • 1/3 octave
  • Continuous

You can also apply a weighting to the response:

  • Z, A e C (conforme alla norma IEC 61672-1)
  • Definito dall'utente (inserire un valore di pesatura personalizzato che può dipendere dalla frequenza)

La curva di sensibilità del modello Loudspeaker Drive tracciata come curva continua e a bande di 1/3 di ottava.

La curva di sensibilità del modello Loudspeaker Drive tracciata come curva continua e a bande di 1/3 di ottava.

La curva di sensibilità del modello Loudspeaker Drive tracciata come curva continua e a bande di 1/3 di ottava.

La perdita di trasmissione del modello Absorptive Muffler mostrata in bande di 1/3 di ottava per due diverse configurazioni.

La perdita di trasmissione del modello Absorptive Muffler mostrata in bande di 1/3 di ottava per due diverse configurazioni.

La perdita di trasmissione del modello Absorptive Muffler mostrata in bande di 1/3 di ottava per due diverse configurazioni.

Variabile Dissipated Energy nell'interfaccia Pressure Acoustics

In Pressure Acoustics, Poroacoustics, e Narrow Region Acoustics, è possibile simulare la densità di potenza dissipata per tutti i modelli fluidi. La variabile acpr.Q_pw si trova nella sezione Heating and losses nel menu Add/Replace Expressions quando si lavora con i risultati (v. immagine collegata). L'espressione è valida nel limite d'onda piana per le onde mobili. La variabile predefinita viene utilizzata nel modello Focused Ultrasound Induced Heating in Tissue Phantom, dove l'energia acustica dissipata riscalda un tessuto di prova.

Condizione al contorno Normal Velocity e Normal Displacement in Pressure Acoustics

Nelle interfacce Pressure Acoustics, la condizione al contorno Normal Acceleration è ora corredata da due nuove condizioni al contorno per imporre una velocità normale o uno spostamento normale. Questo semplifica la procedura durante la modellazione delle sorgenti in acustica. Un esempio è il modello Generic 711 Coupler – An Occluded Ear-Canal Simulator, in cui la sorgente è definita dalla condizione al contorno Normal Displacement.

Funzionalità aggiuntive nelle interfacce fisiche Poroelastic Waves e Elastic Waves

Le interfacce fisiche Poroelastic Waves e Elastic Waves sono state aggiornate e migliorate con l'aggiunta di diverse funzioni e condizioni al contorno, che ora comprendono:

  • Funzionalità di dominio:
    • Spring Foundation
    • Added Mass
  • Funzionalità di superficie:
    • Symmetry
    • Rigid Connector
    • Thin Elastic Layer
    • Spring Foundation
    • Added Mass
  • Funzionalità di lato:
    • Fixed Constraint
    • Prescribed Displacement
    • Edge Load
    • Spring Foundation
    • Added Mass
  • Funzionalità puntuali:
    • Fixed Constraint
    • Prescribed Displacement
    • Spring Foundation
    • Point Load
    • Point Load on Axis
    • Ring Load

Menu della fisica per l'interfaccia Poroelastic Waves, con le nuove condizioni al contorno e di dominio.

Menu della fisica per l'interfaccia Poroelastic Waves, con le nuove condizioni al contorno e di dominio.

Menu della fisica per l'interfaccia Poroelastic Waves, con le nuove condizioni al contorno e di dominio.

Variabili di intensità aggiornate in tutte le interfacce di acustica

Tutte le interfacce di acustica includono variabili di intensità aggiornate, che ora sono coerenti tra le interfacce fisiche e tutti i tipi di studio. L'intensità viene definita nel dominio delle frequenze (valori medi per un periodo) e la cosiddetta intensità istantanea è definita nel dominio del tempo. Le variabili di intensità nelle interfacce Thermoacoustics e Linearized Navier-Stokes ora includono i contributi di sforzo viscoso. Le variabili sono disponibili nei risultati selezionando i pulsanti pulsanti Add/Replace Expression.

Matrice di massa piena in Added Mass

La funzione Added Mass è stata estesa con la possibilità di immettere una matrice di massa piena.

Interpretazione di Prescribed Velocity/Acceleration in un'analisi stazionaria

Quando nel modello è presente il nodo Prescribed Velocity o Prescribed Acceleration, è possibile stabilire come interpretare queste condizioni al contorno in un'analisi stazionaria: possono essere considerate come vincoli (constrained) o ignorate (free). Questo è particolarmente utile nei modelli e nelle app con diverse tipologie di analisi miste, comprese analisi nel dominio delle frequenze, tempo-dipendenti e stazionarie.

Aggiornamenti minori e correzioni di bug

La nuova release di COMSOL Multiphysics include diversi aggiornamenti minori e correzioni di bug:

  • Il solutore PARDISO, utilizzato nelle interfacce Thermoacoustics e Linearized Navier-Stokes, ora utilizza l'opzione di soluzione in multithreading diretto e inverso come impostazione predefinita. Ciò accelera i tempi, fatto evidente soprattutto nei problemi agli autovalori.
  • L'interfaccia Pipe Acoustics include input aggiornati.
  • L'interfaccia Thermoacoustics ha una nuova variabile di entropia, ta.s_entropy, per l'uso nel postprocessing e variabili aggiornate per la densità di potenza termica e viscosa dissipata.
  • L'interfaccia Acoustic Diffusion Equation presenta un comportamento aggiornato della struttura a bande definito dall'utente.
  • Per evitare locking sui contorni curvi, le interfacce Thermoacoustics, Frequency Domain, e Linearized Navier-Stokes includono condizioni di slip aggiornate.

Nuovi tutorial nella Application Gallery

Sono stati aggiunti quattro nuovi modelli tutorial alla Application Gallery online.

L'acustica di un appartamento, analizzata con l'equazione di diffusione acustica. L'acustica di un appartamento, analizzata con l'equazione di diffusione acustica.

L'acustica di un appartamento, analizzata con l'equazione di diffusione acustica.

Vibrating Plate in a 2D Viscous Parallel Plate Flow

  • Questo semplice modello 2D accoppia le interfacce fisiche Linearized Navier-Stokes, Frequency Domain, Solid Mechanics, e Creeping Flow per modellare le vibrazioni di una piastra in un flusso viscoso 2D.

Apartment Acoustics Analyzed Using the Acoustic Diffusion Equation

  • Questo modello calcola la distribuzione del suono di una TV in un monolocale. La simulazione illustra l'utilizzo dell'interfaccia Acoustic Diffusion Equation per ottenere una stima veloce e semplice del livello di pressione sonora. Per una maggiore precisione, è stata aggiunta un'espressione analitica per il suono diretto nel soggiorno.

Acoustic-Solid Interaction with Two Perfectly Matched Layers (PMLs)

  • Questo semplice modello mostra come impostare un modello con due perfectly matched layers(PML), uno per un dominio di pressione acustica e uno per un dominio di meccanica dei solidi.

Shape Optimization of a Tweeter Waveguide

  • Questo modello illustra come utilizzare le funzionalità di ottimizzazione di COMSOL Multiphysics per sviluppare automaticamente nuovi progetti che soddisfano vincoli di progettazione critici. La simulazione consente di ottimizzare la semplice geometria di un altoparlante. Gli esempi di vincoli possono includere il raggio dell'altoparlante o il livello di pressione sonora minimo desiderato.