COMSOL Multiphysics^® 6.3 Release Highlights

Für Nutzer des Acoustics Module bietet COMSOL Multiphysics^® Version 6.3 GPU-Unterstützung für beschleunigte Simulationen der Druckakustik im Zeitbereich sowie neue Funktionen für die Poroakustik, einschließlich der Unterstützung für anisotrope Materialien und frequenzabhängige Materialeigenschaften im Zeitbereich. Darüber hinaus wurde eine schnellere Formulierung für die thermoviskose Akustik eingeführt. Hier erfahren Sie mehr über die Updates.

GPU-Unterstützung für beschleunigte zeitexplizite Druckakustik-Simulationen

Das Interface Pressure Acoustics, Time Explicit wurde um einen beschleunigten Löser erweitert. Wenn die Optionen des Lösers für die GPU-Unterstützung ausgewählt werden, kann die Beschleunigung erheblich erhöht werden. Für diese Beschleunigung ist eine NVIDIA^®-Karte erforderlich. Wenn das Problem in den Speicher der GPU passt, kann die Geschwindigkeit im Vergleich zur Verwendung von Multicore-CPUs um das bis zu 25-Fache erhöht werden. Wichtige Funktionen – wie die allgemeine Bedingung Impedance für die Anwendung realer Impedanzdaten absorbierender Oberflächen und das Feature Absorbing Layer für die Modellierung offener Gebiete – sind mit dem GPU-beschleunigten Löser kompatibel. Die folgenden Tutorial-Modelle veranschaulichen diese neue Funktionalität:

• office_space_acoustics (neu)
• car_cabin_acoustics_transient (neu)
• wave_based_room

Poroakustik im Zeitbereich und anisotrope Druckakustik

Ein neues Feature Poroacoustics wurde dem Interface Pressure Acoustics, Time Explicit hinzugefügt, das die Modellierung poröser Materialien im Zeitbereich mithilfe eines Equivalent-Fluid-Modells ermöglicht. Dieses Feature verwendet die verbesserte Funktion Partial Fraction Fit, um frequenzabhängige Daten für äquivalente Dichte und Compliance über eine rationale Funktionsapproximation in den Zeitbereich zu transformieren. Jedes angepasste poroakustische Modell kann nun im Zeitbereich verwendet werden.

Darüber hinaus ist ein neues Modell für anisotrope Poroakustik im Interface Pressure Acoustics, Frequency Domain verfügbar, das anisotrope Eigenschaften für Strömungswiderstand, Tortuosität und viskose charakteristische Länge in poroakustischen Materialien unterstützt.

Beispiele für die Verwendung des Features Poroacoustics und des Modells Anisotropic Poroacoustics finden Sie in den Tutorial-Modellen Porous Absorber with Local and Extended Reacting Approximations for Time-Domain Modeling und Anisotropic Porous Absorber.

Schnellere Formulierung für thermoviskose Akustik

Das neue Interface Thermoviscous Acoustics, SLNS Approximation löst die Ausbreitung akustischer Wellen mithilfe der sequentiellen linearisierten Navier-Stokes-Approximation (SLNS), um die thermoviskosen Randschichtverluste auf rechnerisch effiziente Weise zu berücksichtigen. Das Interface löst die maßgeblichen Gleichungen im Frequenzbereich und eignet sich besonders für die Simulation großer Systeme. Das Modell Generic 711 Coupler – An Occluded Ear-Canal Simulator zeigt dieses neue Interface.

Neue Funktionalität für Druckakustik im Frequenzbereich

Folgende Innenimpedanzmodelle wurden dem Interface Pressure Acoustics, Frequency Domain hinzugefügt: Thin plate, Membrane, Porous mass layer und Perforated plate. Diese Modelle, auch als „Transferimpedanzmodelle“ bekannt, sind für die Bedingungen Interior Impedance, Pair Impedance und Impedance in der Kopplung Acoustic BEM-FEM Boundary verfügbar. Die Verwendung eines neuen Impedanzmodells ist im Tutorial-Modell Target Strength of Submarine with Outer Hull Using FEM-BEM zu sehen.

Zusätzlich verfügt die Bedingung Port jetzt über ein integriertes Port-Feature Annular für ringförmige Geometrien. Sowohl die Circular- als auch die Annular-Ports können Azimuthal angle dependency als Sine oder Cosine definieren, um orthogonale Moden für bestimmte azimutale Modenanzahlen hinzuzufügen. Die Verwendung der aktualisierten Port-Funktionalität ist im Tutorial-Modell Absorptive Muffler zu sehen.

Multiphysik-Kopplung Electromechanics für Membranen und Schalen

Die neuen Interfaces Electromechanics, Shell und Electromechanics, Membrane vereinfachen die Modellierung von Verformungen dünner Strukturen, wie beispielsweise Verformungen von Mikrofonmembranen, die durch elektrostatische Kräfte beeinflusst werden. Diese Interfaces enthalten automatisch die Multiphysik-Kopplung Electromechanics, Boundary für eine nahtlose Integration mit Schalen- oder Membranelementen und verwenden das Interface Electrostatics zur Modellierung eines elektrischen Feldes. Diese Interfaces erfordern zusätzlich zum Structural Mechanics Module das AC/DC Module oder das MEMS Module.

Diese neue Multiphysik-Funktionalität kann in Akustiksimulationen mit dünnen Strukturen integriert werden. Die Verwendung der Kopplung Electromechanics, Boundary wird beispielsweise in den Tutorial-Modellen Brüel & Kjær 4134 Condenser Microphone und Axisymmetric Condenser Microphone demonstriert.

Analytische Port-Moden für die aeroakustische Modenquellen-Erweiterung

Die Bedingung Port im Interface Linearized Potential Flow, Frequency Domain wurde um Standardoptionen für analytische Port-Moden erweitert, mit integrierten Optionen für die Port-Moden Annular und Circular. Diese Optionen vereinfachen die Modellerstellung, insbesondere für die modale Erweiterung gemessener aeroakustischer Quellen und bei der Berechnung des modalen Übertragungsverlusts in Strömungskanälen. Die folgenden Tutorial-Modelle veranschaulichen diese Neuerung:

• flow_duct
• sound_radiation_circular_duct
• jet_pipe

Neue und aktualisierte Tutorial-Modelle

COMSOL Multiphysics^® Version 6.3 enthält mehrere neue und aktualisierte Tutorial-Modelle für das Acoustics Module.

---