comsol multiphysics 在声学领域的应用案例集

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1、中仿科技公司CnTechCo.,Ltd算例：1.声学器件2D轴对称喇叭单元电磁-声-固耦合分析这是一个动态电磁式圆锥形扬声器模型，通常用于中低频段声音重放，电磁场模块的小信号分析计算静电力和静态的音圈阻抗，声固耦合应用模式分析喇叭振膜的振动以及声波的辐射，最外层采用完美匹配层边界条件（PML）模拟无限大空间，输出结果包括随频率变化的灵敏度曲线和阻抗特性曲线等。模型来源:Acoustics_Module/Industrial_Models/loudspeaker_driver。压电声学传感器压电传感器能把电信号转换成声压辐射，反过来，也能把声场压力转换成电信号。这种换能器采用

2、压电材料和声场应用模式，在声场-结构交界面处考虑到了结构变形对声场的加速度影响以及声场对结构的反向压力的作用。该模型广泛应用于阵列式麦克风，超声传感器、超声探伤、无损检测、声纳、成像等。利用COMSOLMultiphysics的拉伸耦合变量，仅需2D的计算即可得到3D的结果数据。模型来源:Acoustics_Module/Tutorial_Models/piezoacoustic_transducer声表面波（SAW）气体传感器特征模态分析该案例研究了SAW气体传感器的共振频率，声表面波(SAW)是能够沿着材料表面传播的波，它的振幅随材料深度按指数规律迅速衰减。SAW器件在

3、很多电子元件中都有广泛的应用，例如滤波器，振荡器和传感器等。SAW由一个相互交叉的换能器构成(IDT)，换能器刻蚀在压电LiNbO3(铌酸锂)基底上，并覆盖一层薄的聚异丁烯(PIB)膜，当暴露在空气中时，PIB膜选择性的吸收CH2Cl2(二氯甲烷,DCM)，PIB膜的质量随之增加，从而导致特征频率向低频扩展。模型来源：Acoustics_Module/Industrial_Models/SAW_gas_sensor。全国统一客户服务热线：4008885100网址:www.CnTech.com.cn邮箱:info@cntech.com.cn-1-中仿科技公司CnTechCo.

4、,Ltd光声传感器特征模态光声器件广泛用于检测气体化合物的浓度，它是基于器件的光共振吸收现象，气体分子的非弹性碰撞将激发能量转换为热能，样品的调制照射会引起周期性的压力变化，该压力变化可以被光声传声器检测到，其信号检测灵敏度依赖于光声器件的几何形状，利用声学器件的共振特性可以改善其灵敏度。COMSOLMultiphysics的多物理场耦合分析方法为光声传感器的设计优化提供了强有力的保证。模型来源：EigenmodesofphotoacousticT-cells，COMSOL2005年会2.音响系统音箱系统声学特性分析音箱系统的一个最重要的设计参数是其灵敏度，该案例中驱动器加

5、载的交流电压是4V．为了计算出音箱系统在消声室内的声压分布情况，该案例使用完美匹配层（PML）边界条件，模型使用的是声学模块的时谐声压应用模式，及一个描述连接运动圆锥振膜和驱动电压的全局方程。利用COMSOLMultiphysics计算当喇叭放入箱体后的灵敏度曲线变化情况。结果表明，增加扬声器箱明显导致其灵敏度曲线向低频扩展，可以通过布置喇叭和倒相孔位置以及修正其尺寸，改善音箱系统灵敏度特性。模型来源：Acoustics_Module/Industrial_Models/vented_loudspeaker_enclosure。超低音音箱声场分析这个模型计算出口朝下的圆柱形

6、超低音音箱，喇叭的振膜和喇叭内外的空气之间耦合所产生系统机械阻抗对喇叭性能有很大的影响，为了模拟振膜隔断内外声场，喇叭的内部和外部作为两个不同部分的装配体来建模，采用远场后处理功能可以清楚的描述声场强度分布。模型来源：Acoustics_Module/Tutorial_Models/cylindrical_subwoofer。全国统一客户服务热线：4008885100网址:www.CnTech.com.cn邮箱:info@cntech.com.cn-2-中仿科技公司CnTechCo.,Ltd阵列扬声器系统声场特征阵列式扬声器由Philips公司提出，称之为贝塞尔面板，它由多

7、个等距离放置成行的喇叭单元组成，该模型研究了按照贝塞尔面板排列的25个单元的近声场和远声场分布，每个喇叭单元的驱动信号不同，幅度和相位可以根据需要来调整，从而可以调整阵列扬声器的声场分布和指向性。模型来源：Acoustics_Module/Tutorial_Models/bessel_panel。十二面体无指向性扬声器系统振动特性在计算厅堂脉冲响应和混响时间的时候，无指向性声源是必不可少的，该模型采用壳单元应用模式，可以很方便地构造出满足实际需要的声源形式。图中描述的是所有的振动面板都是以同相位向外振动的。模型来源