Acoustics Module

Novo Aplicativo: Small Concert Hall Analyzer

Esse aplicativo analisa a acústica de uma pequena sala de concerto usando a interface Ray Acoustics. O aplicativo permite definir uma fonte de som omnidirecional, parâmetros de absorção das paredes, propriedades dos difusores e a localização de um microfone onde a resposta de impulso é medida. Os resultados incluem uma resposta de impulso de energia filtrada para um determinado componente de Fourier. Conceitualmente, o aplicativo pode ser utilizado para otimizar uma sala de concerto para um determinado tipo de utilização, como, por exemplo, apresentação de música clássica, show de jazz ou leitura de poesia. Quando a aplicação for executada, basta remover os painéis de absorção ou alterar seu material para obter a acústica desejada.

Uma captura de tela de um aplicativo para uma sala de concerto, que simula a resposta de impulso para uma determinada fonte sonora omnidirecional e localização de microfone, parâmetros de absorção das paredes e propriedades dos difusores. Uma captura de tela de um aplicativo para uma sala de concerto, que simula a resposta de impulso para uma determinada fonte sonora omnidirecional e localização de microfone, parâmetros de absorção das paredes e propriedades dos difusores.

Uma captura de tela de um aplicativo para uma sala de concerto, que simula a resposta de impulso para uma determinada fonte sonora omnidirecional e localização de microfone, parâmetros de absorção das paredes e propriedades dos difusores.

Condição de contorno de impedância na interface Pressure Acoustics, Frequency Domain

Diversas condições de contorno de impedância predefinidas agora estão presentes na interface Pressure Acoustics, Frequency Domain, cada uma usada para modelar um determinado comportamento acústico em um contorno. Casos em potencial incluem modelar as perdas associadas a uma camada porosa; um sistema mecânico simples (aproximado por uma combinação de massa, complacência e perdas); o comportamento na abertura de uma guia de onda; ou a acústica de partes diferentes do ouvido humano. Mais especificamente, os modelos de impedância do ouvido e impedância da pele proporcionam uma ferramenta para que engenheiros acrescentem cargas acústicas realistas ao desenvolvimento e à simulação de fones de ouvido, aparelhos auditivos, headsets e outros dispositivos móveis.

As condições de contorno de impedância são divididas em várias categorias, com diferentes opções: Definido pelo usuário, RCL, Fisiológico, Impedância de final de guia de onda, Camada porosa e Impedância específica de característica. Note que, dependendo da frequência estudada, as condições de impedância são apenas aproximações do comportamento real; sua vantagem é que elas têm um consumo computacional muito baixo e oferecem uma boa aproximação inicial de sistemas complexos.

Dependendo da dimensão espacial, as opções do modelo de impedância são:

  • Definido pelo usuário: Insira uma expressão de qualquer tipo, definida pelo usuário. * RCL: Contém opções para todas as combinações possíveis de um circuito RCL (resistência, complacência e inertância acústica equivalente). Imagem (a) * Fisiológico: Inclui modelos de pele e ouvido humanos (tímpano, aurícula e ouvido inteiro). Imagem (b) * Impedância de final de guia de onda: Modelos de impedância de final de tubulação flangeada e não flangeada. Imagem (c) * Camada porosa: Selecione uma espessura de camada e modelo poroso (as mesmas opções do recurso Poroacústica). * Impedância específica de característica: Para ondas planas, esféricas e cilíndricas.

No exemplo (d) mostrado, o modelo Impedância RCL é aplicado para possibilitar a modelagem das propriedades mecânicas de um microfone usado para fins de medição. Duas variações das condições de Impedância de final de guia de onda são usadas no exemplo de verificação de Tubulação Aberta, encontrado na Biblioteca de Aplicações.

Nesse exemplo de tutorial de um acoplador 711 genérico, usado em um simulador ouvido-canal obstruído, a condição serial de impedância RCL é utilizada para modelar as propriedades mecânicas (a impedância) do microfone usado em medições. Nesse exemplo de tutorial de um acoplador 711 genérico, usado em um simulador ouvido-canal obstruído, a condição serial de impedância RCL é utilizada para modelar as propriedades mecânicas (a impedância) do microfone usado em medições.

Nesse exemplo de tutorial de um acoplador 711 genérico, usado em um simulador ouvido-canal obstruído, a condição serial de impedância RCL é utilizada para modelar as propriedades mecânicas (a impedância) do microfone usado em medições. (d)

Novos Modelos Poroacústicos

A lista de modelos de fluidos poroacústicos foi ampliada para incluir dois modelos de fluidos de densidade equivalente, voltados à modelagem de sedimentos e fluidos com inclusões: os modelos Wood e Williams EDFM. Diversos conjuntos novos de parâmetros predefinidos também foram implementados no modelo Delany-Bazley-Miki.

  • Wood: Para modelagem de fluidos com inclusões, tais como partículas. * Williams EDFM: Um modelo de fluido de densidade efetiva usado na propagação de ondas acústicas em sedimentos. * Delany-Bazley-Miki: Vários coeficientes empíricos novos predefinidos, incluindo os coeficientes Allard Modificado e Champoux.

Fontes dipolo pontuais em Pressure Acoustics, Frequency Domain

Matematicamente, um dipolo é uma fonte que corresponde a dois monopolos que estão próximos um do outro e completamente fora de fase. Dipolos aparecem quando há forças oscilantes no meio, como um pequeno objeto que vibra para um lado e para o outro, por exemplo. Uma fonte acústica complexa pode ser expandida e aproximada com uma coleção de fontes pontuais (monopolos, dipolos e quadripolos).

As representações de isossuperfície do campo de pressão e superfície do nível de pressão sonora em torno de uma fonte dipolo pontual. As representações de isossuperfície do campo de pressão e superfície do nível de pressão sonora em torno de uma fonte dipolo pontual.

As representações de isossuperfície do campo de pressão e superfície do nível de pressão sonora em torno de uma fonte dipolo pontual.

Fontes quadripolo pontuais em Pressure Acoustics, Frequency Domain

Um quadripolo é, matematicamente, uma fonte que corresponde a dois dipolos que estão próximos um do outro. Uma fonte acústica complexa pode ser expandida e aproximada com uma coleção de fontes pontuais (monopolos, dipolos e quadripolos).

As representações de isossuperfície do campo de pressão e superfície do nível de pressão sonora em torno de uma fonte quadripolo pontual, com o tipo de configuração lateral para a potência. As representações de isossuperfície do campo de pressão e superfície do nível de pressão sonora em torno de uma fonte quadripolo pontual, com o tipo de configuração lateral para a potência.

As representações de isossuperfície do campo de pressão e superfície do nível de pressão sonora em torno de uma fonte quadripolo pontual, com o tipo de configuração lateral para a potência.

Condição de Contorno de Velocidade Interna em Thermoacoustics

Essa condição é usada para especificar uma velocidade em um contorno interno na interface Thermoacoustics. A condição pode ser usada para especificar fontes, como a velocidade de um diafragma em um transdutor miniaturizado que foi modelado usando um modelo de parâmetros concentrados, por exemplo. Os componentes de velocidade podem ser prescritos independentemente e há uma opção para forçar a continuidade na pressão ao longo do contorno. Também há opções de condições térmicas.

Novos Data Sets que simplificam a avaliação e a representação do campo distante fora da malha computacional

Os Data Sets Parameterized Curve e Parameterized Surface agora oferecerão suporte à avaliação quando não houver malha de domínio, se a caixa de seleção Only evaluate globally defined expressions estiver marcada. Dessa forma, as variáveis de campo distante podem ser avaliadas fora da malha em uma superfície ou curva parametrizada predefinida. O novo recurso Grid Data Sets pode ser usado para representar a solução de campo distante fora do domínio computacional, em volumes ou superfícies. É possível ter acesso à resolução dessa grade na janela de configurações Grid 3D.

O campo de pressão representado fora do domínio computacional (fora da malha) no exemplo Piezoelectric Tonpilz Transducer, usando o data set Grid 3D e o recurso Cálculo de Campo Distante. O pós-processamento no transdutor é representado na malha do modelo, enquanto o pós-processamento no campo distante é representado em uma grade retangular simples e invisível no espaço em volta do transdutor. O campo de pressão representado fora do domínio computacional (fora da malha) no exemplo Piezoelectric Tonpilz Transducer, usando o data set Grid 3D e o recurso Cálculo de Campo Distante. O pós-processamento no transdutor é representado na malha do modelo, enquanto o pós-processamento no campo distante é representado em uma grade retangular simples e invisível no espaço em volta do transdutor.

O campo de pressão representado fora do domínio computacional (fora da malha) no exemplo Piezoelectric Tonpilz Transducer, usando o data set Grid 3D e o recurso Cálculo de Campo Distante. O pós-processamento no transdutor é representado na malha do modelo, enquanto o pós-processamento no campo distante é representado em uma grade retangular simples e invisível no espaço em volta do transdutor.

Novos Array Data Sets

Um novo Data Set para criação de matrizes de dados foi introduzido e pode ser prontamente usado para representar soluções periódicas. Esses conjuntos de dados de matriz podem, por exemplo, ser utilizados para visualizar soluções de modelos que usem a condição de contorno Floquet periodic.

A pressão total representada no exemplo Porous Absorber, usando o novo recurso Array 2D data set. A pressão total representada no exemplo Porous Absorber, usando o novo recurso Array 2D data set.

A pressão total representada no exemplo Porous Absorber, usando o novo recurso Array 2D data set.

Acústica de Raios: Cálculos de Intensidade em Meios Graduais

O cálculo de intensidade agora é suportado para meios graduais, isto é, meios em que a velocidade do som varia no espaço. Um exemplo é o caso da acústica de oceanos, em que a velocidade do som geralmente depende da profundidade, em função de ser dependente de temperatura e salinidade. O cálculo de intensidade agora se baseia em um tensor de curvatura, em vez das curvaturas principais. Na seção Ray Properties, na janela de configurações do nó Ray Acoustics, selecione a opção Using curvature tensor na seção Intensity computation.

Ray Acoustics: Modelos de Fluido com Atenuação

As propriedades do meio agora têm duas opções de modelo de fluido para modelar a atenuação das ondas acústicas causada por perdas volumétricas. A atenuação se torna importante no ar em frequências altas e em espaços largos, como salas de concertos. Ela também é importante em aplicações acústicas submarinas. A opção Linear elastic with attenuation possibilita uma expressão definida pelo usuário para o coeficiente de atenuação, enquanto a opção Thermally conducting and viscous configura a expressão de atenuação clássica, resultante da viscosidade e da condução térmica.

Ray Acoustics: Melhoria da Interface Ray Acoustics com Propriedades de Materiais Dependentes da Frequência

Em modelos de acústica de raios, agora é possível especificar diretamente, na janela de configurações de Material, as propriedades de materiais que são dependentes da frequência do raio ou de outra propriedade do raio, em vez de fazê-lo na janela de configurações Medium Properties. Para fazer isso, todas as propriedades de raio devem estar contidas no novo operador noenv(), que permite a inclusão de propriedades, que existem somente em raios, nas expressões definidas em domínios.

Ray Acoustics: Outros Aprimoramentos

  • Desempenho aprimorado do recurso Accumulator em nível de domínio: A variável calculada pelo recurso Accumulator em nível de domínio agora é dez vezes mais rápida e mais precisa do que na versão 5.0. Esses modelos não exigem mais alterações manuais na sequência do solver. * Novo tipo de liberação: Recurso Release from Data File. Agora é possível importar posições iniciais e direções de raios a partir de um arquivo de texto. * Nova opção para o recurso Release from Grid: Agora é possível definir o Grid type como All combinations ou Specified combinations. Isso oferece um melhor controle no posicionamento inicial dos raios.

Documentação

Novos capítulos de modelagem foram adicionados ao Guia do Usuário do Acoustics Module. Esses capítulos contêm informações sobre modelagem, dicas e truques e práticas recomendadas para malhas, solucionadores e muito mais.

Novo Tutorial: Ressonador Helmholtz Analisado com Diferentes Solvers no Domínio da Frequência

Esse modelo de tutorial simula uma varredura de frequência de um ressonador Helmholtz genérico – um circuito de ressonância acústica clássico, com uma solução teórica conhecida – para ilustrar como usar solucionadores diferentes no domínio de frequência. Além do solver Estacionário, o modelo usa o solucionador Avaliação de forma de onda assintótica e os solvers Estacionário, Domínio modal de frequência, que reconstroem o resultado de acordo com expansões em torno de algumas soluções exatas no intervalo da varredura.

Nesse exemplo do tutorial, a pressão média no volume de um ressonador Helmholtz é representada como função de frequência. A resposta foi alcançada usando o solver no Domínio de Frequência, o solver Domínio de Frequência com Avaliação de Forma de Onda Assintótica (AWE) e o solver Domínio Modal de Frequência. Nesse exemplo do tutorial, a pressão média no volume de um ressonador Helmholtz é representada como função de frequência. A resposta foi alcançada usando o solver no Domínio de Frequência, o solver Domínio de Frequência com Avaliação de Forma de Onda Assintótica (AWE) e o solver Domínio Modal de Frequência.

Nesse exemplo do tutorial, a pressão média no volume de um ressonador Helmholtz é representada como função de frequência. A resposta foi alcançada usando o solver no Domínio de Frequência, o solver Domínio de Frequência com Avaliação de Forma de Onda Assintótica (AWE) e o solver Domínio Modal de Frequência.

Novo Tutorial: Transdutor Piezelétrico Tonpilz com um Parafuso Protendido

Esse modelo de tutorial mostra como modelar interações de estrutura acústica protendida usando um solucionador de perturbação. Um transdutor tonpilz é simulado em condições de emissão sonora em frequência relativamente baixa, mas de alta potência, uma configuração de trabalho popular para transdutores usados em aplicações SONAR. O transdutor é feito de anéis piezocerâmicos empilhados entre uma massa de cabeça e uma massa de cauda, conectados por um parafuso central.

O tutorial demonstra como incorporar o efeito de pré-tensionamento no parafuso. A resposta de frequência do transdutor é estudada para determinar as respostas estruturais e acústicas do dispositivo, tais como deformação, tensões, potência irradiada, nível de pressão sonora, a curva de resposta de voltagem transmitida (TVR) e o índice de direcionalidade (DI) do feixe sonoro. O modelo de tutorial requer o Acoustics Module, o Structural Mechanics Module e o AC/DC Module.

O transdutor piezelétricos tonpilz é um transdutor para emissão sonora em frequência relativamente baixa e alta potência. O transdutor é feito de anéis piezocerâmicos empilhados entre extremidades maciças e pré-tensionados por um parafuso central. A frequência de ressonância do dispositivo é reduzida pela massa de cauda e de cabeça. Nesse modelo de tutorial, a resposta de frequência do transdutor é estudada quando o parafuso é pré-tensionado. A imagem mostra a deformação do transdutor tonpilz a 40 kHz. O tutorial requer os módulos Acoustics, Structural Mechanics e AC/DC. O transdutor piezelétricos tonpilz é um transdutor para emissão sonora em frequência relativamente baixa e alta potência. O transdutor é feito de anéis piezocerâmicos empilhados entre extremidades maciças e pré-tensionados por um parafuso central. A frequência de ressonância do dispositivo é reduzida pela massa de cauda e de cabeça. Nesse modelo de tutorial, a resposta de frequência do transdutor é estudada quando o parafuso é pré-tensionado. A imagem mostra a deformação do transdutor tonpilz a 40 kHz. O tutorial requer os módulos Acoustics, Structural Mechanics e AC/DC.

O transdutor piezelétricos tonpilz é um transdutor para emissão sonora em frequência relativamente baixa e alta potência. O transdutor é feito de anéis piezocerâmicos empilhados entre extremidades maciças e pré-tensionados por um parafuso central. A frequência de ressonância do dispositivo é reduzida pela massa de cauda e de cabeça. Nesse modelo de tutorial, a resposta de frequência do transdutor é estudada quando o parafuso é pré-tensionado. A imagem mostra a deformação do transdutor tonpilz a 40 kHz. O tutorial requer os módulos Acoustics, Structural Mechanics e AC/DC.

Tutoriais Atualizados

Vários tutoriais na Biblioteca de Aplicações do Acoustics Module foram atualizados para exibir os novos recursos. Eles incluem os seguintes:

  • Open Pipe: Usa as novas condições de contorno Waveguide-end impedance para uma tubulação circular flangeada e não flangeada. * Generic 711 Coupler - An Occluded Ear-Canal Simulator e Lumped Receiver Connected to Test Set-Up with a 0.4cc Coupler: Ambos os tutoriais usam a nova condição de contorno de RCL impedance. * Porous Absorber e Reflections off a Water-Sediment Interface: Ambos usam o novo recurso Periodic data set para representar a solução em pós-processamento. * Bessel Panel: Agora resolvido com um solucionador iterativo. * Jet Pipe: O modelo agora é resolvido usando várias etapas de estudo, e os resultados são exibidos com a inclusão da dependência circunferencial. * Brüel & Kjær 4134 Condenser Microphone, Loudspeaker Driver, Generic 711 Coupler-An Occluded Ear-Canal Simulator e Reflections off a Water-Sediment Interface: Todos os quatro exemplos de tutorial agora incluem e usam acoplamentos multifísicos predefinidos.

No modelo Jet Pipe atualizado, o comportamento circunferencial do campo de pressão agora é incluído no pós-processamento, usando um conjunto de dados 2D de Revolução. O modelo exibe o comportamento aeroacústico do ruído emitido por um ventilador turbo. No modelo Jet Pipe atualizado, o comportamento circunferencial do campo de pressão agora é incluído no pós-processamento, usando um conjunto de dados 2D de Revolução. O modelo exibe o comportamento aeroacústico do ruído emitido por um ventilador turbo.

No modelo Jet Pipe atualizado, o comportamento circunferencial do campo de pressão agora é incluído no pós-processamento, usando um conjunto de dados 2D de Revolução. O modelo exibe o comportamento aeroacústico do ruído emitido por um ventilador turbo.