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Points forts de COMSOL Multiphysics® 6.3

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Nouveautés du module Acoustics

Pour les utilisateurs du module Acoustics, la version 6.3 de COMSOL Multiphysics® apporte des capacités de calcul GPU pour des simulations accélérées de pression acoustique dans le domaine temporel ainsi que de nouvelles capacités pour la poroacoustique comprenant la modélisation de matériaux anisotropes et l'utilisation de propriétés matériaux dépendant de la fréquence dans le domaine temporel. De plus, une formulation plus rapide pour l'acoustique thermovisqueuse a été introduite. Apprenez-en plus sur ces nouveautés ci-dessous.

Support GPU pour des simulations accélérées de pression acoustique avec schéma temporel explicite

Un solveur accéléré a été ajouté à l'interface Pression Acoustique, explicite en temps. Lorsque les options du solveur pour une prise en charge par GPU sont sélectionnées, l'accélération peut être augmentée de manière significative. Une carte NVIDIA® est nécessaire pour bénéficier de cette accélération et lorsque le problème peut être traité sur la mémoire du GPU, la vitesse peut être multipliée par un facteur pouvant aller jusqu'à 25 par rapport à l'utilisation d'un processeur CPU multicoeur. Les principales fonctionnalités, telles que la condition générale Impédance pour l'application des données d'impédance réelles des surfaces absorbantes et la fonctionnalité Couche absorbante pour la modélisation des domaines ouverts, sont compatibles avec le solveur accéléré par GPU. Les modèles suivants illustrent cette nouvelle fonctionnalité:

Distribution de la vitesse particulaire dans l'habitacle d'une voiture avec une impulsion modulée gaussienne de 1000 Hz.

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Poroacoustique dans le domaine temporel et pression acoustique anisotrope

Une nouvelle fonctionnalité Poroacoustique a été ajoutée à l'interface Pression acoustique, explicite en temps, permettant la modélisation dans le domaine temporel des matériaux poreux à l'aide d'un modèle de fluide équivalent. Cette fonctionnalité fait appel à la fonctionnalité améliorée Ajustement par fractions partielles pour convertir les données de densité équivalente et de conformité qui dépendent de la fréquence en données temporelles par le biais d'une approximation de fonction rationnelle. Tout modèle poroacoustique correctement ajusté peut désormais être utilisé dans le domaine temporel.

De plus, un nouveau modèle Poroacoustique anisotrope est disponible dans l'interface Pression acoustique, domaine fréquentiel, permettant de prendre en charge des propriétés anisotropes pour la résistivité de l'écoulement, la tortuosité et la longueur caractéristique visqueuse dans les matériaux poroacoustiques.

Des exemples d'utilisation de la fonctionnalité Poroacoustique et du modèle Poroacoustique anisotrope sont présentés dans les tutoriels Porous Absorber with Local and Extended Reacting Approximations for Time-Domain Modeling et Anisotropic Porous Absorber, respectivement.

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Modèle temporel 2D d'un matériau poreux.

Formulation plus rapide pour l'acoustique thermovisqueuse

La nouvelle interface Acoustique thermovisqueuse, approximation SLNS permet de résoudre la propagation des ondes acoustiques en utilisant l'approximation séquentielle linéarisée de Navier-Stokes (SLNS) pour inclure les pertes de la couche limite thermovisqueuse d'une manière efficace en termes de calcul. L'interface résout les équations dans le domaine fréquentiel et est particulièrement adaptée aux simulations de systèmes de grande taille. Le modèle Generic 711 Coupler - An Occluded Ear-Canal Simulator illustre l'usage de cette interface.

L'interface utilisateur de COMSOL Multiphysics montre le Constructeur de modèles avec le noeud Acoustique thermovisqueuse mis en évidence, la fenêtre de réglages correspondante et un modèle de simulateur de conduit auditif dans la fenêtre graphique.
La nouvelle interface Acoustique thermovisqueuse, approximation SLNS est utilisée pour l'analyse d'un simulateur de conduit auditif occlus.

Nouvelles fonctionnalités pour la pression acoustique dans le domaine fréquentiel

Les modèles d'impédance interne suivants ont été ajoutés à l'interface Pression acoustique, domaine fréquentiel: Plaque mince, Membrane, Couche de masse poreuse et Plaque perforée. Ces modèles, également connus sous le nom de "modèles d'impédance de transfert", sont disponibles pour les conditions Impédance interne, Impédance sur paire ainsi que la condition Impédance du couplage multiphysique Frontière entre modèles acoustiques BEM-FEM. L'utilisation d'un nouveau modèle d'impédance est illustrée par le tutoriel Target Strength of Submarine with Outer Hull Using FEM-BEM.

De plus, la condition Port offre désormais une option intégrée de port Annulaire pour les géométries annulaires. Les ports Circulaire et Annulaire peuvent définir la Dépendance angulaire azimutale comme Sinus ou Cosinus afin d'ajouter des modes orthogonaux pour des nombres de modes azimutaux donnés. L'utilisation de la fonctionnalité Port mise à jour est illustrée par le tutoriel Absorptive Muffler.

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Couplage multiphysique électromécanique pour les membranes et les coques

Les nouvelles interfaces Electromécanique, coque et Electromécanique, membrane simplifient la modélisation des déformations de structures minces, telles que les déformations de membranes de microphone, influencées par des forces électrostatiques. Ces interfaces incluent automatiquement le couplage multiphysique Electromécanique, frontière pour une intégration aisée avec des éléments Coque ou Membrane, et font appel à l'interface Electrostatique pour modéliser le champ électrique. Ces interfaces nécessitent le module AC/DC ou le module MEMS en complément du module Structural Mechanics.

Cette nouvelle fonctionnalité multiphysique peut être intégrée dans les simulations acoustiques impliquant des structures minces. Par exemple, l'utilisation du couplage Electromécanique, frontière est illustrée dans les tutoriels Brüel & Kjær 4134 Condenser Microphone et Axisymmetric Condenser Microphone.

L'interface utilisateur de COMSOL Multiphysics montre le Constructeur de modèles avec le noeud Electromécanique, frontière mis en évidence, la fenêtre de réglages correspondante et un modèle de microphone dans la fenêtre graphique.
Le nouveau couplage multiphysique Electromécanique, frontière utilisé dans le modèle de microphone Brüel & Kjær 4134. Cette fonctionnalité simplifie la configuration du modèle lors du couplage des interfaces Electrostatique et Membrane.

Modes de port analytiques pour l'expansion des sources modales aéroacoustiques

Des options analytiques standard de mode de port ont été ajoutées à la condition Port dans l'interface Ecoulement potentiel linéarisé, domaine fréquentiel, avec des options intégrées pour les modes de port Annulaire et Circulaire. Ces options simplifient la configuration du modèle, en particulier pour l'expansion modale des sources aéroacoustiques mesurées et pour le calcul de la perte de transmission modale dans des conduits. Les tutoriels suivants illustrent ce nouvel ajout:

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Nouveaux tutoriels et tutoriels mis à jour

COMSOL Multiphysics® version 6.3 introduit plusieurs nouveaux tutoriels du module Acoustics ainsi que des tutoriels mis à jour.

Car Cabin Acoustics — Transient Analysis

Modèle d'habitacle de voiture montrant la norme de la vitesse particulaire acoustique.
Distribution de la norme de la vitesse acoustique particulaire à 0.4 ms pour une impulsion gaussienne modulée à 1000 Hz émise par un haut-parleur situé sur le tableau de bord d'une voiture. Le modèle est résolu sur un GPU.
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Acoustics of an Open-Plan Office Space

Modèle d'un bureau de type open space montrant la répartition de la pression sur les murs.
Distribution de la pression sur les murs d'un petit bureau de type open space. Une impulsion est émise à partir d'un point situé à 1.5 m du sol, près de l'étagère. Des conditions d'impédance dépendant de la fréquence sont utilisées pour décrire les frontières. Le modèle est résolu sur un GPU.
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Full-Ear Hearing Aid

Modèle d'appareil auditif montrant une réponse acoustique.
Réponse acoustique et caractéristiques d'effet Larsen d'un appareil auditif intra-auriculaire (RITE) placé sur un simulateur d'oreille à haute fréquence.
Nom de l'application:
full_ear_hearing_aid
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Anisotropic Porous Absorber

Une couche de matériau poreux montrant la pression acoustique.
Analyse des propriétés d'absorption acoustique d'une couche de matériau poreux présentant des propriétés anisotropes.
Nom de l'application:
anisotropic_porous_absorber
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Flow Duct

Modèle d'un conduit montrant les modes de pression à l'entrée et à la sortie, avec des lignes de courant montrant l'intensité acoustique.
Modes de pression à l'entrée et à la sortie et lignes de courant de l'intensité acoustique dans le conduit d'un turboréacteur. Le modèle est configuré avec des modes de port analytiques.
Nom de l'application:
flow_duct
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Sound Radiation from a Circular Duct with Flow

Modèle de conduit circulaire montrant le champ de pression acoustique.
Champ de pression acoustique rayonné d'un conduit circulaire en présence d'un écoulement ambiant uniforme. L'excitation est définie pour le premier nombre de mode azimutal.
Nom de l'application:
sound_radiation_circular_duct
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Dome Tweeter with Composite Diaphragm — Eigenfrequency Analysis

Trois modèles de tweeter à dôme, le modèle le plus à gauche montrant la forme du premier mode et les deuxième et troisième modèles montrant deux matériaux composites différents.
Analyse modale des modes de structure dans le diaphragme d'un tweeter à dôme. Les modèles peuvent être utilisés pour comparer un diaphragme en titane et deux diaphragmes composites différents.
Nom de l'application:
composite_dome_tweeter_eigen
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Dome Tweeter with Composite Diaphragm — Frequency-Domain Response

Modèle de tweeter à dôme avec diaphragme composite montrant la réponse fréquentielle.
Analyse dans le domaine fréquentiel de la réponse d'un tweeter à dôme avec un diaphragme en matériau composite. Un modèle réduit est utilisé pour la partie électromagnétique du haut-parleur. Le modèle compare différents matériaux de diaphragme.
Nom de l'application:
composite_dome_tweeter_freq
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Porous Absorber with Local and Extended Reacting Approximations for Time-Domain Modeling

Trois modèles d'absorbeurs poreux montrant la propagation d'une impulsion de pression.
Propagation d'une impulsion de pression au-dessus d'une couche de matériau poreux modélisée dans le domaine temporel.
Nom de l'application:
porous_absorber_time_domain
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Diesel Particulate Filter Analysis Using an Acoustic Transfer Matrix

Deux filtres à particules pour diesel montrant le système complet et un modèle réduit.
Analyse d'un système de filtre à particules pour diesel. Cet exemple compare un modèle entièrement détaillé à un modèle faisant appel à une représentation par matrice de transfert du filtre catalytique.
Nom de l'application:
diesel_particulate_filter_transfer_matrix
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Acoustic Streaming Induced by a Focused Ultrasound Beam

Modèle de faisceau ultrasonore montrant le champ acoustique et le streaming acoustique induit.
Ce modèle calcule le streaming acoustique dans un faisceau ultrasonore focalisé. Il s'agit d'un exemple de streaming entraîné par la masse.
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Conference Speaker Virtual Test Setup

Une table sur laquelle se trouve un haut-parleur au centre et deux modèles de buste humain, illustrant le rayonnement sonore.
Installation d'essai virtuelle d'un système de haut-parleurs de conférence, comprenant deux mannequins. Le modèle combine la méthode des éléments finis (FEM) et la méthode des éléments de frontière (BEM).
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Conference Speaker System

Modèle d'un système de haut-parleurs montrant le niveau de pression acoustique total sur une sphère de rayonnement.
Modèle d'un système de haut-parleurs de conférence comprenant des microphones directionnels.
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Input Impedance of a Tube and Coupler Measurement Setup: Time-Domain MOR Using Partial Fraction Fit

Graphique 1D avec le temps en abscisse et la pression acoustique moyenne en ordonnée.
Signaux temporels résultant d'une représentation par modèle d'ordre réduit (MOR) dans le domaine temporel d'une impédance d'entrée dépendant de la fréquence.
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Whistling Potential of an In-Duct Orifice in the Presence of Flow

Trois résultats d'un modèle d'orifice au sein d'un conduit montrant les champs de pression acoustique, de vitesse et de température.
Variation de la pression acoustique, de la vitesse particulaire et de la température d'ondes planes interagissant avec un orifice en présence d'un écoulement. Le modèle permet de prédire le potentiel de sifflement de la configuration.
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Acoustic Liner with a Grazing Background Flow

Deux modèles de revêtement acoustique montrant l'écoulement moyen ambiant et le champ de pression.
Analyse des propriétés acoustiques d'un revêtement acoustique en présence d'un écoulement.
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Midwoofer Harmonic Distortion Analysis with KLIPPEL Measurements

Graphique 1D avec la fréquence en abscisse et le déplacement RMS en ordonnée.
Un midwoofer automobile est modélisé à l'aide de l'approche des paramètres réduits. Les composants électriques et mécaniques sont modélisés à l'aide d'un circuit électrique réduit basé sur les paramètres des grands signaux. Les résultats du modèle sont comparés aux mesures effectuées avec un système KLIPPEL. (Données créées par KLIPPEL à l'aide du KLIPPEL Analyzer System).
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KLIPPEL est une marque déposée de Wolfgang Klippel.