Software di simulazione per l'analisi di acustica e vibrazioni

Visualizzazione in primo piano del modello di un abitacolo di un'autovettura che mostra la distribuzione della pressione.

Visualizzazione in primo piano di un computer portatile aperto che mostra la pressione acustica irradiata.

Visualizzazione in primo piano di un modello di trasduttore tonpilz.

Visualizzazione in primo piano del modello di una scatola del cambio che mostra il livello di pressione sonora.

Pressione acustica

La pressione acustica è l'utilizzo più comune dell'Acoustics Module. È possibile modellare gli effetti della pressione acustica, come la dispersione, la diffrazione, l'emissione, la radiazione e la trasmissione del suono. Le simulazioni eseguite nel dominio della frequenza impiegano l'equazione di Helmholtz, mentre nel dominio del tempo viene usata la classica equazione delle onde scalari. Nel dominio della frequenza, sono disponibili sia FEM che BEM, così come FEM–BEM ibrido. Nel dominio del tempo, sono disponibili formulazioni implicite nel tempo (FEM) ed esplicite nel tempo (dG-FEM).

Ci sono molte opzioni per tenere conto delle frontiere nei modelli acustici. Per esempio, potete aggiungere una condizione di limite per una parete o una condizione di impedenza per uno strato poroso. Potete usare le porte per eccitare o assorbire le onde acustiche all'entrata e all'uscita delle guide d'onda usando l'espansione multimodale. Fonti come l'accelerazione prescritta, la velocità, lo spostamento o la pressione possono essere applicate sui confini esterni o interni. Inoltre, siete in grado di usare condizioni di radiazione o condizioni di confine periodiche di Floquet per modellare confini aperti o periodici.

L'Acoustics Module può anche essere usato per modellare l'acustica delle tubature, calcolando la pressione acustica e la velocità nei sistemi di tubature flessibili. Le applicazioni includono sistemi HVAC, grandi sistemi di tubature e strumenti musicali come le canne dell'organo.

Elettroacustica: altoparlanti e microfoni

Quando si modellano altoparlanti e microfoni, una parte essenziale coinvolge l'interazione acustica e strutturale, dove la pressione del fluido causa un carico fluido sul dominio solido, e l'accelerazione strutturale influenza il dominio del fluido come un'accelerazione normale attraverso il confine fluido e solido. L'Acoustics Module include una varietà di possibili interazioni acustico-strutturali.

Per la modellazione di trasduttori di tutti i tipi, le possibilità incluse nell'Acoustics Module si possono combinare facilmente con le funzionalità dell'AC/DC Module, del MEMS Module o dello Structural Mechanics Module per creare modelli FEM multifisici completamente accoppiati. Sono incluse la modellazione dettagliata dei magneti e delle bobine vocali nei driver degli altoparlanti o le forze elettrostatiche nei microfoni a condensatore. Nei sistemi di trasduttori elettro-meccanici-acustici, è facile usare modelli di circuiti a parametri concentrati per simulare i componenti elettrici e meccanici. Entrambi gli approcci sono risolti con un accoppiamento completamente bidirezionale. Inoltre, è possibile modellare e analizzare il comportamento (lineare) dei piccoli segnali e la dinamica non lineare dei grandi segnali. Nei sistemi di trasduttori miniaturizzati, come dispositivi mobili, microfoni a condensatore e ricevitori di apparecchi acustici, l'importante smorzamento dovuto alle perdite dello strato limite termoviscoso è incluso. Ci sono anche estese funzionalità per la modellazione di trasduttori piezoelettrici di tutti i tipi.

Visualizzazione in primo piano del modello di un altoparlante che mostra l'interazione acustico-strutturale.

Visualizzazione in primo piano di un modello di microaltoparlante con linee di flusso in gradazione arcobaleno.

Modello realistico di uno smartphone con porte per microspeaker e linee di flusso che escono dall'altoparlante e un diagramma di sezione che mostra lo spargimento dei vortici.

Microacustica

Per un'analisi microacustica accurata della propagazione acustica in geometrie di piccole dimensioni, è necessario tenere conto delle perdite associate alla viscosità e alla conduzione termica; in particolare, sono rilevanti le perdite negli strati limite viscosi e termici. Questi effetti sono risolti completamente e inclusi automaticamente quando si esegue una simulazione termoviscosa usando l'Acoustics Module e sono importanti per la modellazione vibroacustica in trasduttori elettroacustici in miniatura come microfoni, dispositivi mobili, apparecchi acustici e dispositivi MEMS. Per la modellazione dettagliata dei trasduttori, è possibile utilizzare gli accoppiamenti multifisici integrati tra le strutture e i domini acustici termoviscosi.

Il software tiene conto di ulteriori effetti, compreso il comportamento completo di transizione da adiabatico a isotermico a frequenze molto basse. Gli effetti non lineari locali, come lo spargimento di vortici nelle porte dei microspeaker o nelle perforazioni, possono essere catturati nel dominio del tempo con l'aggiunta dei termini di governo non lineari. C'è anche una funzione dedicata al calcolo e all'identificazione dei modi di propagazione e non propagazione in guide d'onda e condotti sottili.

Onde elastiche e ultrasuoni nei solidi

La propagazione del suono nei solidi avviene attraverso oscillazioni elastiche di piccola ampiezza nella forma e nella struttura del solido. Queste onde elastiche sono trasmesse ai fluidi circostanti come normali onde sonore.

Potete usare l'Acoustics Module per modellare la propagazione delle onde elastiche nei solidi e nei materiali porosi, per applicazioni monofisiche o multifisiche, come il controllo delle vibrazioni, i test non distruttivi (NDT) o la retroazione meccanica. Le aree di applicazione vanno dai dispositivi micromeccanici alla propagazione delle onde sismiche. La propagazione delle onde elastiche su ampi domini contenenti molte lunghezze d'onda è risolta usando un metodo dG-FEM di ordine superiore esplicito nel tempo, ed è abilitato alla multifisica per accoppiamenti con fluidi e materiali piezoelettrici. La formulazione dinamica strutturale completa tiene conto degli effetti delle onde di taglio e delle onde di pressione. È possibile modellare la propagazione accoppiata di onde elastiche e di pressione in materiali porosi risolvendo le equazioni di Biot.

Visualizzazione in primo piano di un modello del pianeta Terra con onde sismiche.

Visualizzazione in primo piano di un trasduttore piezoelettrico in modello di fascio angolare che mostra il potenziale elettrico, il profilo d'onda e la mesh.

Ultrasuoni nei fluidi

I disturbi acustici con frequenze che non sono udibili dall'uomo sono classificati come ultrasuoni: questo significa che le onde ultrasoniche hanno una lunghezza d'onda corta. Per questo, è possibile calcolare la propagazione transitoria delle onde acustiche nei fluidi su grandi distanze in due modi: modellando una propagazione delle onde che include un flusso di fondo o modellando gli effetti dell'acustica non lineare ad alta potenza.

È possibile risolvere l'acustica lineare transitoria in una simulazione che contiene molte lunghezze d'onda in un flusso di fondo stazionario modellando l'equazione dell'onda convessa. Le applicazioni includono misuratori di flusso, sistemi di scarico e applicazioni biomediche, come imaging ultrasonico e ultrasuoni focalizzati ad alta intensità (HIFU).

Per le applicazioni di acustica non lineare ad alta potenza, è possibile catturare fenomeni di propagazione progressiva delle onde in cui gli effetti non lineari cumulativi superano gli effetti non lineari locali. Questo include la modellazione della formazione e della propagazione degli shock. Per entrambe le opzioni, sono disponibili funzionalità multifisiche per accoppiare completamente il modello con le onde elastiche nelle strutture e/o con i materiali piezoelettrici.

Aeroacustica

È possibile eseguire in modo efficiente simulazioni di aeroacustica computazionale (CAA) con un approccio disaccoppiato in due fasi nell'Acoustics Module. Per prima cosa si trova il flusso medio di fondo usando gli strumenti del CFD Module o un profilo di flusso definito dall'utente; quindi si risolve la propagazione acustica.

Per le simulazioni di acustica convettiva, ci sono formulazioni ad elementi finiti che includono simulazioni di Navier–Stokes linearizzate, Eulero linearizzate e simulazioni di flusso potenziale linearizzate di aeroacustica. È possibile calcolare le variazioni acustiche di pressione, densità, velocità e temperatura in presenza di qualsiasi flusso medio di fondo stazionario isotermo o non isotermo. Le formulazioni tengono prontamente conto di convezione, smorzamento, riflessione e diffrazione delle onde acustiche dal flusso. È disponibile anche una funzionalità per le analisi FSI nel dominio della frequenza con accoppiamenti predefiniti alle strutture elastiche.

Il rumore indotto dal flusso può essere incluso in un'analisi di pressione acustica tramite l'aggiunta di fonti aeroacustiche di flusso usando l'analogia acustica di Lighthill con l'input da un modello CFD di simulazione transiente di grandi vortici (LES) o di simulazione detached eddy (DES).

Visualizzazione in primo piano di due modelli di risonatore di Helmholtz che mostrano l'analisi acustica e il flusso medio.

A close-up view of a turbojet engine duct model showing the acoustic field.

Una vista ravvicinata di un modello di automobile che mostra il pattern di radiazione.

Visualizzazione in primo piano di un modello di casa che mostra il livello di pressione sonora.

Acustica geometrica

Le capacità di acustica geometrica dell'Acoustics Module possono essere usate per valutare sistemi ad alta frequenza dove la lunghezza d'onda acustica è più piccola degli elementi geometrici caratteristici. Ci sono due metodi disponibili: l'acustica dei raggi e la diffusione acustica.

Con l'acustica dei raggi, potete calcolare le traiettorie, la fase e l'intensità dei raggi acustici. Inoltre, è possibile calcolare le risposte all'impulso, l'energia e le curve di decadimento del livello, così come la classica metrica acustica oggettiva della stanza. I raggi possono propagarsi in mezzi con gradazione, il che è necessario nelle applicazioni di acustica subacquea. Per simulare l'acustica dei raggi sia in aria che in acqua, sono disponibili modelli specializzati di materiali di attenuazione dell'atmosfera e dell'oceano che sono importanti per la propagazione delle onde su grandi distanze e alle alte frequenze.

Per la diffusione acustica, è possibile determinare la distribuzione del livello di pressione sonora in stanze collegate e i tempi di riverberazione in luoghi diversi. L'acustica è modellata in modo semplificato usando un'equazione di diffusione per la densità di energia acustica. Questo metodo è adatto per analisi rapide all'interno di edifici e altre grandi strutture.

Acoustic Streaming

Con l'Acoustics Module, è possibile simulare lo streaming acustico, che descrive il processo fisico per cui un campo acustico può indurre il movimento in un fluido. Il modulo contiene funzionalità multifisiche per accoppiare l'acustica e la fluidodinamica con modelli di fenomeni di streaming acustico per la pressione e l'acustica termoviscosa.

L'acoustic streaming è un fenomeno non lineare che si verifica a causa della non linearità delle equazioni di Navier-Stokes. L'Acoustics Module calcola le forze, le sollecitazioni e le velocità di scorrimento al contorno che il campo acustico induce in un fluido per generare il campo di flusso dello streaming. Questo fenomeno è ampiamente utilizzato nelle biotecnologie e nella lavorazione dei semiconduttori ed è importante nella microfluidica e nei sistemi lab-on-a-chip per applicazioni quali la manipolazione delle particelle, la miscelazione dei fluidi e le pompe microfluidiche.

Caratteristiche e funzionalità dell'Acoustics Module

Esplora le caratteristiche e le funzionalità dell'Acoustics Module in modo più dettagliato nelle sezioni seguenti.

Visualizzazione in primo piano del Model Builder con il nodo Root evidenziato e un modello di silenziatore nella finestra Graphics.

Interfacce utente integrate

L'Acoustics Module offre interfacce utente incorporate che coprono tutte le aree di applicazione elencate sopra. Queste interfacce definiscono set di equazioni di dominio, condizioni al contorno, condizioni iniziali, mesh predefinite, studi predefiniti con impostazioni del solutore, così come grafici predefiniti e valori derivati. Tutti questi passi sono accessibili all'interno dell'ambiente COMSOL Multiphysics^®. Le impostazioni della mesh e del solutore sono gestite automaticamente dal software, con opzioni per la modifica manuale.

Il flusso di lavoro di COMSOL Multiphysics^® per la costruzione di modelli di acustica è uguale a quello previsto per la costruzione di un modello con qualsiasi altra interfaccia fisica. In questo modo, è facile integrare più fisiche in un modello di acustica, e ci sono diverse interfacce multifisiche incorporate nell'Acoustics Module e accessibili quando si combinano con altri moduli aggiuntivi della suite di prodotti COMSOL.

Visualizzazione in primo piano della finestra Settings del nodo Pressure Acoustics e un modello di testa umana nella finestra Graphics.

Interfacce di pressione acustica

Per la modellazione della pressione acustica, sono disponibili diverse interfacce utente in cui il campo sonoro è rappresentato da una variabile scalare di pressione. Le interfacce di uso generale, basate su FEM, includono la capacità di risolvere sia nel dominio della frequenza che in quello del tempo. Per il caso transitorio, gli effetti non lineari possono essere inclusi e sono basati sull'equazione di Westervelt.

Per risolvere in modo efficiente problemi di radiazione e dispersione di grandi dimensioni, è disponibile il BEM nel dominio della frequenza che si accoppia perfettamente con le interfacce basate sugli elementi finiti, sia acustici che strutturali.

Per risolvere in modo efficiente grandi modelli transitori, è disponibile un'interfaccia utente specializzata basata sul metodo degli elementi finiti di Galerkin discontinuo e un solutore esplicito nel tempo. Questa interfaccia può essere accoppiata alla corrispondente interfaccia time-explicit per le onde elastiche e piezoelettriche.

Visualizzazione in primo piano del Model Builder con il nodo Wall evidenziato e un modello di un sottomarino nella finestra Graphics.

Pressione acustica in alta frequenza

Sono disponibili due interfacce altamente specializzate per una rapida analisi acustica in alta frequenza nel dominio della frequenza. Queste interfacce si basano sul calcolo dell'integrale di Kirchhoff–Helmholtz e includono un'interfaccia per l'analisi della dispersione e un'altra per l'analisi della radiazione. Questo tipo di analisi può costituire un primo step prima di passare a un'analisi più impegnativa dal punto di vista computazionale, basata su FEM o BEM.

Visualizzazione in primo piano del Model Builder con il nodo Piezoelectric Material evidenziato e un modello di trave angolare nella finestra Graphics.

Interfacce per le onde elastiche

L'Acoustics Module include interfacce utente per la modellazione della propagazione di onde elastiche lineari in solidi, materiali porosi e piezoelettrici. Queste interfacce si accoppiano facilmente ai domini fluidi usando un set di accoppiamenti multifisici integrati.

Le interfacce di meccanica solida hanno la capacità di rappresentare l'elastodinamica completa e possono essere usate per modellare le onde elastiche nei solidi nel dominio della frequenza e del tempo. Una condizione al contorno di porta è specificamente implementata per modellare e gestire vari modi di propagazione in strutture a guida d'onda elastica.

Le interfacce poroelastiche sono usate per modellare le onde poroelastiche nei materiali porosi. Queste onde risultano dalla complessa interazione bidirezionale tra le variazioni di pressione acustica nel fluido saturante e la deformazione elastica della matrice porosa solida. Le interfacce poroelastiche risolvono le equazioni di Biot nel dominio della frequenza e includono meccanismi di perdita da perdite viscose (Biot), per la modellazione di rocce e terreni, così come perdite termiche e viscose (Biot–Allard), per materiali fonoassorbenti in aria.

Due interfacce, basate su una formulazione discontinua di Galerkin esplicita nel tempo, possono essere utilizzate per la modellazione di onde elastiche lineari in domini solidi e piezoelettrici. Queste interfacce possono essere accoppiate e sono adatte a una modellazione efficiente di domini con diverse lunghezze d'onda. Una condizione al contorno dedicata Fracture può essere utilizzata per modellare due solidi con un legame non ideale, ad esempio se l'obiettivo è simulare la risposta acustica di un difetto o di una zona di delaminazione. Inoltre, queste interfacce possono essere accoppiate con le interfacce time-explicit per la pressione acustica e l'equazione delle onde convesse.

Visualizzazione in primo piano del Model Builder e di un risonatore di Helmholtz nella finestra Graphics.

Interfacce di aeroacustica

Per la modellazione dettagliata dell'acustica convettiva o del rumore trasportato dal flusso, sono disponibili alcune interfacce di aeroacustica sia nel dominio della frequenza che in quello del tempo. Queste interfacce sono utilizzate per simulare l'interazione unidirezionale di un flusso fluido di fondo con un campo acustico. Ci sono diverse interfacce fisiche che risolvono le equazioni di governo sotto varie approssimazioni fisiche.

Le interfacce Navier-Stokes linearizzate sono usate per risolvere le variazioni acustiche di pressione, velocità e temperatura.

Le interfacce linearizzate di Eulero sono usate per calcolare le variazioni acustiche in densità, velocità e pressione in presenza di un flusso medio di fondo stazionario che è ben approssimato da un flusso di gas ideale.

Sono disponibili interfacce speciali per il calcolo dei modi propaganti e non propaganti in guide d'onda e condotti in presenza di un flusso di fondo.

Per un'analisi semplificata, le interfacce per il flusso potenziale linearizzato possono essere usate sia nel dominio del tempo che in quello della frequenza.

Visualizzazione in primo piano del Model Builder con il nodo Exterior Field Calculation evidenziato e un modello di altoparlante nella finestra Graphics.

Domini aperti e radiazioni

Per modellare un dominio di calcolo non delimitato, è possibile troncarlo usando i cosiddetti strati perfettamente abbinati (PML) sia nel dominio del tempo che in quello della frequenza. Metodi alternativi includono l'uso di condizioni di radiazione o un dominio esterno modellato usando un'interfaccia basata sul metodo degli elementi finiti.

Per le interfacce basate sugli elementi finiti, una funzione di calcolo del campo esterno può essere usata per determinare la pressione in qualsiasi punto fuori dal dominio di calcolo. Esistono risultati dedicati e capacità di analisi per visualizzare il modello di radiazione del campo esterno (campo vicino e lontano) in diagrammi polari, 2D e 3D.

Visualizzazione in primo piano del Model Builder con il nodo Aeroacoustic Flow Source Coupling evidenziato e un modello di cilindro in tandem nella finestra Graphics.

Rumore indotto dal flusso

Combinando l'Acoustics Module con il CFD Module, si ottiene l'accesso a un metodo aeroacustico ibrido (CAA) per la modellazione del rumore indotto dal flusso.

Il metodo di calcolo è basato sulla discretizzazione FEM dell'analogia acustica di Lighthill (equazione d'onda). Questa formulazione delle equazioni assicura che qualsiasi limite solido (fisso o vibrante) sia implicitamente preso in considerazione.

La funzionalità si basa sull'accoppiamento di una simulazione di flusso fluido LES, utilizzando il CFD Module, con una sorgente di flusso aeroacustico per la pressione acustica, disponibile nell'Acoustics Module.

Visualizzazione in primo piano del Model Builder con il nodo Acoustic BEM-FEM Boundary evidenziato e un modello di altoparlante nella finestra Graphics.

Metodi agli elementi finiti e agli elementi al contorno

La maggior parte delle interfacce utente nell'Acoustics Module sono basate su diverse versioni di FEM. Sono disponibili anche interfacce utente basate su BEM, che possono essere combinate senza problemi con interfacce basate su FEM. Il metodo FEM–BEM ibrido è molto efficace per la modellazione dell'interazione acustico–strutturale che coinvolge strutture vibranti.

Le applicazioni per il FEM–BEM ibrido includono simulazioni di trasduttori e radiazioni con geometrie complesse in cui si modella il trasduttore (piezoelettrico o elettromagnetico) con FEM e l'acustica esterna con BEM.

Un'interfaccia basata su BEM può essere utilizzata per sostituire una condizione di radiazione basata su FEM o PML, così come i calcoli del campo esterno basati su FEM.

Visualizzazione in primo piano del Model Builder con il nodo Port evidenziato e un modello di condotto angolato nella finestra Graphics.

Condizioni al contorno e sorgenti per la pressione acustica

È disponibile una grande varietà di condizioni al contorno per la pressione acustica, incluse le pareti rigide e le condizioni per l'applicazione delle sorgenti. Ci sono condizioni di radiazione, di simmetria, periodiche e di porta per modellare i confini aperti. Le condizioni di impedenza includono modelli per diverse parti dell'orecchio umano, per la pelle umana, semplici modelli di circuiti RCL e altro. Usando l'interfaccia per l'analisi dei modi al contorno, è possibile studiare i modi di propagazione nelle sezioni trasversali di guide d'onda e condotti. Le opzioni per la modellazione di sorgenti in forma idealizzata includono opzioni integrate per sorgenti puntuali monopolari, dipolari e quadripolari.

Visualizzazione in primo piano del Model Builder con il nodo Pair Acoustic-Structure Boundary evidenziato e un modello di trasduttore nella finestra Graphics.

Interfacce di interazione acustico-strutturale

Le interfacce per l'interazione acustico-strutturale si applicano ai fenomeni in cui la pressione del fluido causa un carico sul dominio solido e l'accelerazione strutturale influenza il dominio del fluido attraverso il confine fluido-solido. Questo scenario è anche conosciuto come vibroacustica.

Le interfacce includono la capacità di risolvere sia nel dominio della frequenza che in quello del tempo. I solidi inclusi nelle simulazioni possono essere isotropi, anisotropi, porosi o piezoelettrici.

In combinazione con lo Structural Mechanics Module, il lato strutturale dell'accoppiamento può includere anche shell strutturali o membrane.

In combinazione con il Multibody Dynamics Module, si possono includere gli effetti di più parti rigide o flessibili in movimento collegate attraverso vari tipi di giunti.

Per opzioni più avanzate, in combinazione con l'AC/DC Module o il MEMS Module, si può analizzare l'interazione fluido-struttura che coinvolge forze elettriche o magnetiche, compresi i solidi con proprietà dei materiali elettrostrittivi o magnetostrittivi.

Visualizzazione in primo piano della finestra Settings del nodo Thermoviscous Acoustics Model e un grafico 1D nella finestra Graphics.

Interfacce acustiche termoviscose

Al fine di modellare accuratamente l'acustica in geometrie di piccole dimensioni, è necessario includere esplicitamente gli effetti della conduzione termica e le perdite viscose nelle equazioni di governo.

Vicino alle pareti, ci sono strati limite viscosi e termici. Qui, le perdite viscose dovute a effetti di taglio e alla conduzione termica diventano importanti a causa dei grandi gradienti. Le interfacce per l'acustica termoviscosa comprendono la capacità di modellare simultaneamente gli effetti di pressione, velocità delle particelle e oscillazione della temperatura. L'acustica termoviscosa viene usata, per esempio, quando si modella la risposta di piccoli trasduttori come microfoni e ricevitori, nota anche come microacustica. L'accoppiamento multifisico con la fisica della termoelasticità consente di modellare in modo dettagliato lo smorzamento nelle applicazioni MEMS, compreso lo smorzamento a film sottile. Le interfacce sono disponibili per risolvere sia nel dominio della frequenza che in quello del tempo. Nel dominio del tempo, possono essere modellati anche gli effetti non lineari. Le rappresentazioni acustiche ed elettroacustiche a parametri concentrati possono essere facilmente estratte e/o accoppiate con il dominio computazionale utilizzando porte, porte concentrate o la funzione Lumped Speaker Boundary. Ciò è utile per la simulazione di sistemi che utilizzano, ad esempio, la rappresentazione Thiele–Small di un microtrasduttore in un telefono cellulare.

Visualizzazione in primo piano del Model Builder con il nodo Convected Wave Equation Model evidenziato e un modello di flussimetro a ultrasuoni nella finestra Graphics.

Interfacce per ultrasuoni e per l'equazione dell'onda convessa

Per l'analisi di dispositivi e processi a ultrasuoni lineari transitori, è possibile utilizzare l'interfaccia utente dell'equazione dell'onda convessa. Questa interfaccia può essere utilizzata per risolvere in modo efficiente grandi modelli acustici lineari transitori contenenti molte lunghezze d'onda in un flusso di fondo stazionario.

Per simulare la propagazione di onde acustiche non lineari di grande ampiezza, potete usare l'interfaccia utente di acustica della pressione non lineare. Questa interfaccia include funzionalità speciali per la captazione degli urti.

Entrambe le interfacce includono strati assorbenti che vengono utilizzati per impostare condizioni al contorno efficaci simili a quelle di non riflessione. Le interfacce sono basate sul metodo Galerkin discontinuo e utilizzano un solutore time-explicit computazionalmente efficiente.

Visualizzazione in dettaglio di un grafico 1D e del modello di una sala da musica nella finestra Graphics.

Acustica dei raggi e interfacce di diffusione acustica

Per eseguire simulazioni nel campo delle alte frequenze, dove la lunghezza d'onda acustica è molto più piccola dei tratti geometrici caratteristici, è possibile utilizzare le interfacce utente per l'acustica dei raggi. Inoltre, per analisi veloci, c'è un'interfaccia utente per risolvere l'equazione di diffusione acustica, nota anche come elementi finiti di energia.

Entrambe le interfacce utente sono adatte alla modellazione dell'acustica nelle stanze e nelle sale da concerto. L'interfaccia di acustica dei raggi può essere utilizzata anche in scenari esterni o subacquei, per esempio.

L'interfaccia di acustica dei raggi è usata per calcolare le traiettorie, la fase e l'intensità dei raggi acustici. Include le capacità di analisi della risposta all'impulso, mostrando le curve di decadimento del livello e calcolando le metriche acustiche oggettive della stanza, come EDT, valori T₆₀, ecc.

Visualizzazione in primo piano della finestra Settings del nodo Narrow Region Acoustics e un grafico 1D nella finestra Graphics.

Perdite acustiche e materiali porosi

Un modo più approssimativo di introdurre le perdite è quello di utilizzare i modelli di fluido equivalente disponibili nelle interfacce di pressione acustica. In modo omogeneizzato, questo introduce proprietà di attenuazione al fluido bulk che imitano diversi meccanismi di perdita. I modelli di fluido includono perdite dovute alla conduzione termica di massa, viscosità e rilassamento nell'atmosfera (aria) e nell'oceano (acqua di mare), e modelli per simulare lo smorzamento nei materiali porosi.

Oltre all'interfaccia Thermoviscous Acoustics che modella simultaneamente gli effetti della pressione, della velocità delle particelle e delle oscillazioni della temperatura acustica, l'interfaccia Pressure Acoustics può anche tenere conto delle perdite dello strato limite termoviscoso. L'acustica in regioni piccole può essere usata in condotti stretti e guide d'onda di sezione costante, mentre la condizione di impedenza dello strato limite termoviscoso (BLI) è applicabile per geometrie più grandi dello strato limite.

Quando sono applicabili, il fluido equivalente e i modelli omogeneizzati sono computazionalmente molto efficienti. Tuttavia, per rappresentare le perdite nei materiali porosi con maggiore fedeltà, è possibile combinare la pressione acustica con gli effetti della propagazione delle onde poroelastiche.

Acoustics Module