Acoustics Module

Novo Aplicativo: Absorptive Muffler Designer

Silenciosos são usados para atenuar o ruído emitido por um motor à combustão, por exemplo, e, tipicamente, devem ter bom desempenho em uma faixa de frequência específica. A atenuação é medida através da perda de transmissão, que fornece o amortecimento em dB em função da frequência.

O aplicativo de simulação Absorptive Muffler Designer é usado para estudar e projetar um silencioso ressonante simples com revestimento poroso. Com o aplicativo, pode-se realizar análises tanto do amortecimento indutivo, quanto resistivo, em um silencioso de sua escolha.

O aplicativo permite estudar os resultados após alterar as dimensões do silencioso, as condições do ambiente de trabalho e as propriedades do material do revestimento poroso.

Interface com o usuário do aplicativo Absorptive Muffler Designer. Interface com o usuário do aplicativo Absorptive Muffler Designer.

Interface com o usuário do aplicativo Absorptive Muffler Designer.

Novo Aplicativo: One-Family House Acoustics Analyzer

O aplicativo One-Family House Acoustics Analyzer é usado para avaliar a propagação de ruído em salas adjacentes, no interior de uma casa de dois andares que consiste de dez cômodos. O aplicativo determina a distribuição do nível de pressão sonora (SPL) na casa com base em diversas fontes que são posicionadas interativamente.

Esse é um problema clássico de acústica de salas, no qual engenheiros ou arquitetos querem determinar o ambiente de ruído em um sistema de recintos adjacentes, como casas, escritórios ou oficinas. Isso é importante para se garantir que um ambiente acústico atenda às normas de ruído e de condições de trabalho, por exemplo.

Um engenheiro, ou arquiteto, pode levar um aplicativo como esse para o canteiro de obras e testar diferentes situações de origem de ruído e características de isolamento de parede. Depois, ele pode comparar os resultados da simulação com as medições reais. O aplicativo permite colocar, remover e definir diversas fontes acústicas em diferentes cômodos da casa, para determinar a distribuição de SPL resultante.

A acústica é modelada usando a interface física Acoustic Diffusion Equation do COMSOL Multiphysics, que é rápida e eficiente na determinação de distribuições de SPL.

Interface com o usuário do aplicativo One-Family House Acoustics Analyzer, mostrando as diversas opções de fonte de ruído. Interface com o usuário do aplicativo One-Family House Acoustics Analyzer, mostrando as diversas opções de fonte de ruído.

Interface com o usuário do aplicativo One-Family House Acoustics Analyzer, mostrando as diversas opções de fonte de ruído.

Novo Aplicativo: Organ Pipe Design

O Organ Pipe Designer permite estudar o projeto de um tubo de órgão e, em seguida, tocar o som e o tom do projeto alterado em um aplictivo de fácil utilização. O som do tubo inclui os efeitos de diferentes harmônicos com diferentes amplitudes.

O tubo de órgão é modelado usando a interface Pipe Acoustics, Frequency Domain do COMSOL Multiphysics. O aplicativo de simulação permite analisar como a primeira frequência de ressonância fundamental varia com o raio do tubo e a espessura da parede, bem como com a pressão e temperatura ambientes.

Usando o aplicativo, pode-se encontrar toda a resposta em frequência, incluindo a frequência fundamental e os harmônicos. Com um método escrito em código Java®, o aplicativo detecta a localização e a amplitude de todos os harmônicos na resposta, estendendo assim a análise além da funcionalidade integrada da interface com o usuário usuário do COMSOL Multiphysics.

Novo Aplicativo: Acoustic Reflection Analyzer for a Water-Sediment Interface

A análise de reflexões acústicas nas superfícies de diversas estruturas é importante para muitas disciplinas de engenharia. O aplicativo Acoustic Reflection Analyzer for a Water-Sediment Interface mostra um sistema no qual a análise tem relevância para aplicações de acústica subaquática e aplicações de sonar.

O aplicativo analisa os coeficientes de reflexão e absorção de ondas acústicas planas, espalhando-se sobre uma interface água-sedimento a diferentes frequências e ângulos de incidência. Além disso, os coeficientes de absorção de incidência aleatória são determinados para as frequências estudadas.

Para descrever o sistema água-sedimento, o aplicativo usa a capacidade da interface física Poroelastic Waves do COMSOL Multiphysics para modelar as ondas acústicas e elásticas acopladas em qualquer substância porosa (teoria de Biot).

Interface com o usuário do aplicativo Acoustic Reflection Analyzer for a Water-Sediment Interface, mostrando a pressão total. Interface com o usuário do aplicativo Acoustic Reflection Analyzer for a Water-Sediment Interface, mostrando a pressão total.

Interface com o usuário do aplicativo Acoustic Reflection Analyzer for a Water-Sediment Interface, mostrando a pressão total.

Gráficos de Banda de Oitava

Agora, é possível utilizar a nova plotagem dedicada para acústica, chamada Octave Band Plot, para representar funções transferência no domínio da frequência, respostas, curvas de sensibilidade, inserção e perda de transmissão. A plotagem tem vários recursos integrados, específicos para acústica, como pesos predefinidos (Z, A, C e definido pelo usuário) e estilo de plotagem desejado (bandas de oitava, 1/3 de bandas de oitava ou curva contínua). As opções de banda correspondem à plotagem do valor médio ou integrado de, por exemplo, o quadrado da pressão sobre uma determinada banda de frequência definida pela frequência média e pela largura de banda.

A entrada de dados para uma plotagem de banda de oitava é uma solução no domínio da frequência. Por exemplo, ela pode ser a pressão acústica resultante de um estudo no Domínio da Frequência ou uma varredura paramétrica de frequências. O Octave Band Plot plotará, automaticamente, um determinado tipo de expressão na escala de dB, simplificando o pós-processamento, pois não será mais necessário definir a expressão como variável. O nível de entidade geométrica da entrada da plotagem pode ser global, pontual, aresta, contorno ou domínio. Nos últimos três, uma média é realizada automaticamente, facilitando a definição e a plotagem da potência média, por exemplo, na entrada do modelo.

Existem três opções para a entrada da plotagem:

  • Amplitude (por exemplo a pressão medida em um ponto)
  • Potência (por exemplo, a intensidade incidente em um silencioso)
  • Função transferência (por exemplo, a função transferência eletroacústica entre tensão e pressão em um microfone)

Existem três estilos de plotagem para representar a resposta:

  • Oitavas
  • 1/3 de oitava
  • Contínuo

Também é possível aplicar pesos às respostas:

  • Peso Z, A e C (de acordo com a norma IEC 61672-1)
  • Peso definido pelo usuário (insira qualquer peso definido pelo usuário, que pode depender da frequência)

A curva de sensibilidade do Modelo Tutorial Loudspeaker Drive plotado como curva contínua e como bandas de 1/3 de oitava.

A curva de sensibilidade do Modelo Tutorial Loudspeaker Drive plotado como curva contínua e como bandas de 1/3 de oitava.

A curva de sensibilidade do Modelo Tutorial Loudspeaker Drive plotado como curva contínua e como bandas de 1/3 de oitava.

A perda de transmissão do Modelo Tutorial Absorptive Muffler mostrada em bandas de 1/3 de oitava para duas configurações de revestimento diferentes.

A perda de transmissão do Modelo Tutorial Absorptive Muffler mostrada em bandas de 1/3 de oitava para duas configurações de revestimento diferentes.

A perda de transmissão do Modelo Tutorial Absorptive Muffler mostrada em bandas de 1/3 de oitava para duas configurações de revestimento diferentes.

Variável Energia Dissipada, na Acústica de Pressão

Em Acústica de Pressão, Poroacústica e Acústica em Regões Estreitas, agora é possível simular a densidade de potência dissipada para todos os modelos de fluidos. A variável é chamada acpr.Q_pw e fica localizada na seção Heating and losses do menu Add/Replace Expressions expressões quando se trabalha com resultados (veja a imagem com link abaixo). A expressão é válida no limite de onda plana para ondas viajantes. A variável predefinida é usada no Modelo Tutorial Focused Ultrasound Induced Heating in Tissue Phantom, no qual a energia acústica aquece um tecido.

Velocidade Normal e Condições de Contorno de Deslocamento Normal em Acústica de Pressão

Agora, nas interfaces Pressure Acoustics, a condição de contorno Normal Acceleration é suplementada por duas novas condições de contorno para prescrever uma velocidade normal ou um deslocamento normal. Isso simplifica o procedimento de modelagem ao se modelar fontes em acústica. Um exemplo disso pode ser encontrado no Modelo Tutorial Generic 711 Coupler – An Occluded Ear-Canal Simulator, no qual a fonte é definida através da condição de contorno Normal Displacement.

Recursos Adicionais nas Interfaces Físicas Poroelastic Waves e Elastic Waves Physics

As interfaces físicas Poroelastic Waves e Elastic Waves estão atualizadas e aprimoradas com vários recursos e condições de contorno. Agora, elas também incluem os seguintes recursos:

  • Recursos de domínio:
  • Fundação de Mola
  • Massa Adicional
  • Recursos de contorno:
  • Simetria
  • Conector Rígido
  • Camada Elástica Fina
  • Fundação de Mola
  • Massa Adicional
  • Recursos de aresta:
  • Restrição Fixa
  • Deslocamento Prescrito
  • Carga em Aresta
  • Fundação de Mola
  • Massa Adicional
  • Recursos de ponto:
  • Restrição Fixa
  • Deslocamento Prescrito
  • Fundação de Mola
  • Carga Pontual
  • Carga Pontual Sobre Eixo
  • Carga Aanular

Menu da interface física Poroelastic Waves repleto de novas condições de contorno e domínio.

Menu da interface física Poroelastic Waves repleto de novas condições de contorno e domínio.

Menu da interface física Poroelastic Waves repleto de novas condições de contorno e domínio.

Variáveis de Intensidade Atualizadas em Todas as Interfaces de Acústica

Todas as interfaces de acústica incluem atualizações às variáveis de intensidade, que, agora, são consistentes entre todas as interfaces de física e tipos de estudo. A intensidade é definida no domínio da frequência (valores médios ao longo de um período) e a chamada intensidade instantânea é definida no domínio de tempo. Agora, as variáveis de intensidade nas interfaces Thermoacoustics e Linearized Navier-Stokes incluem as contribuições de tensão viscosa. As variáveis estão disponíveis nos resultados ao se clicar nos botões Add/Replace Expression.

Entrada de Matriz de Massa Completa na Added Mass

O recurso Added Mass foi estendido, de forma que é possível inserir uma matriz de massa completa.

Interpretação de Velocidade/Aceleração Prescrita em Análises Estacionárias

Quando o nó Prescribed Velocity, ou Prescribed Acceleration, estiver presente no modelo, pode-se definir como essas condições de contorno devem ser interpretadas em uma análise estacionária. Elas podem ser tratadas como uma restrição (constrained) ou ignoradas (free). Isso é especialmente útil em modelos e aplicativos com diversos tipos de análises mistas, incluindo os tipos frequency-domain, time-dependent e stationary.

Atualizações Menores e Correções de Bugs

A nova versão do COMSOL Multiphysics inclui diversas atualizações menores e correções de bugs:

  • Agora, o solver PARDISO, usado nas interfaces Thermoacoustics e Navier-Stokes, usa a opção de solução multitarefa progressiva e regressiva como padrão. Isso fornece uma aceleração pequena no geral, com o efeito mais perceptível em problemas de frequência natural.
  • A interface Pipe Acoustics inclui entradas de modelo atualizadas.
  • A interface Thermoacoustics possui uma nova variável de entropia, ta.s_entropy, para uso no pós-processamento, além de variáveis atualizadas para densidade de potência térmica dissipada e de potência viscosa.
  • A interface Acoustic Diffusion Equation teve o comportamento de estrutura de banda definida pelo usuário atualizado.
  • Para evitar travamentos em contornos curvos, as interfaces Thermoacoustics, Frequency Domain e Linearized Navier-Stokes possuem condições de deslizamento atualizadas.

Novos Tutoriais na Application Gallery

Quatro novos Modelos Tutoriais foram adicionados à nossa Galeria de Aplicações online.

A acústica de um apartamento, analisada com o uso da equação de difusão acústica. A acústica de um apartamento, analisada com o uso da equação de difusão acústica.

A acústica de um apartamento, analisada com o uso da equação de difusão acústica.

Vibrating Plate in a 2D Viscous Parallel Plate Flow

  • Esse simples modelo tutorial 2D une as interfaces físicas Linearized Navier-Stokes, Frequency Domain, Solid Mechanics e Creeping Flow para modelar as vibrações de uma placa localizada em um escoamento viscoso 2D em placas paralelas.

Apartment Acoustics Analyzed Using the Acoustic Diffusion Equation

  • Esse modelo tutorial calcula a distribuição sonora de uma TV em um apartamento de um quarto. A simulação demonstra o uso da interface Acoustic Diffusion Equation para obter uma estimativa rápida e simples do nível de pressão sonora local. Para uma maior precisão, uma expressão analítica para o som direto é adicionada à sala de estar.

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

  • Esse modelo tutorial mostra como configurar um modelo com duas camadas perfeitamente casadas (PMLs), uma para um domínio de acústica de pressão e outra para um domínio de mecânica de sólidos.

Shape Optimization of a Tweeter Waveguide

  • Esse modelo tutorial ilustra como usar as capacidades de otimização do COMSOL Multiphysics para desenvolver automaticamente novos projetos, satisfazendo restrições de projeto críticas. A simulação otimiza uma geometria simples de alto-falante. Exemplos de restrições podem incluir o raio do alto-falante, ou um nível de pressão sonora mínimo desejado.