Nouveautés du module Acoustics

Pour les utilisateurs du module Acoustics, la version 6.0 de COMSOL Multiphysics® apporte une nouvelle interface multiphysique Ondes piézoélectriques, explicite en temps, un maillage contrôlé par la physique dédié à l'acoustique, et la simulation du bruit induit par un écoulement. Découvrez ces nouveautés ci-dessous.

Interface multiphysique Ondes piézoélectriques, explicite en temps

Avec l'interface multiphysique Ondes piézoélectriques, explicite en temps, vous avez accès à de nouvelles capacités en modélisation des phénomènes piézoélectriques dans le domaine temporel pour la propagation des ondes. Les effets piézoélectriques direct et inverse peuvent être modélisés et le couplage piézoélectrique peut être formulé en utilisant les formes déformation-charge ou contrainte-charge. La nouvelle interface couple l'interface Ondes élastiques, explicite en temps avec l'interface Electrostatique en utilisant le nouveau couplage multiphysique Effet piézoélectrique, explicite en temps.

L'interface est basée sur la méthode de Galerkin discontinue (dG ou dG-FEM) et utilise un solveur explicite en temps. La partie électrostatique du système d'équations est résolue à chaque pas de temps à travers un système algébrique d'équations résolu avec la méthode classique des éléments finis (FEM). Cela permet d'obtenir une méthode hybride très efficace en matière de ressources de calcul, capable de résoudre de très grands modèles comportant plusieurs millions de degrés de liberté (DOF). Cette méthode est bien adaptée au calcul distribué sur des architectures cluster. Vous pouvez découvrir cette nouvelle interface dans les tutoriels mis à jour Débitmètre à ultrasons avec transducteurs piézoélectriques et Contrôle non destructif par faisceau incliné.

L'interface utilisateur de COMSOL Multiphysics montre le Constructeur de modèles avec le nœud Matériau piézoélectrique en surbrillance, la fenêtre de réglages correspondante et deux fenêtres graphiques. Utilisation de l'interface multiphysique Ondes piézoélectriques, explicite en temps dans un modèle de contrôle non destructif (CND) à faisceau incliné.

Maillage contrôlé par la physique

Un maillage contrôlé par la physique est désormais disponible pour les interfaces Pression acoustique, domaine fréquentiel et Pression acoustique, transitoire. Le maillage qui est généré suit les meilleures pratiques en matière de résolution des ondes en assurant un nombre adéquat d'éléments de maillage. De plus, les couches parfaitement appariées (PML) sont maillées avec un maillage structuré, les conditions périodiques utilisent des opérations de copie de maillage, et un seul maillage de couche limite est utilisé pour les calculs de Champ extérieur.

Pour le domaine fréquentiel, la fréquence maximale est automatiquement reprise de l'étude. Pour le domaine temporel, la fréquence maximale est reprise des paramètres de l'interface physique, assurant une résolution spatiale du maillage cohérente avec la résolution temporelle vis à vis des pas de temps du solveur. Pour toutes les autres interfaces acoustiques, et pour Mécanique du solide, seules les PML et les conditions périodiques sont traitées. Tous les tutoriels où ce nouveau maillage contrôlé par la physique est applicable ont été mis à jour.

L'interface utilisateur de COMSOL Multiphysics montrant le Constructeur de modèles avec le nœud Maillage en surbrillance, la fenêtre de réglages correspondante et un modèle d'écouteur dans la fenêtre graphique. Maillage contrôlé par la physique dans l'interface Pression acoustique, domaine fréquentiel. Le maillage du domaine, le maillage structuré des PMLs et le maillage de couche limite sont générés automatiquement.

Bruit induit par un écoulement

Une méthode hybride de calcul aéroacoustique (CAA) est introduite pour la modélisation du bruit induit par un écoulement. Elle est basée sur un couplage unidirectionnel entre les sources provenant de l'écoulement turbulent et les équations acoustiques. La méthode suppose qu'il n'existe pas de rétroaction du champ acoustique vers l'écoulement. La méthode de calcul repose sur la discrétisation par éléments finis de l'analogie acoustique de Lighthill (équation des ondes). Cette formulation des équations garantit que toutes les frontières solides, qui peuvent être fixes ou vibrantes, sont implicitement prises en compte. Deux options de bruit induit par l'écoulement sont disponibles: l'analogie de Lighthill et l'analogie plus simple de l'équation d'onde aéroacoustique (AWE).

La nouvelle fonctionnalité repose sur le couplage d'un modèle d'écoulement par Simulation des Grandes Echelles (LES), résolu à l'aide du module CFD, à la fonctionnalité Source de l'écoulement aéroacoustique dans Pression acoustique, domaine fréquentiel. Le couplage est réalisé en utilisant le couplage multiphysique Source de l'écoulement aéroacoustique, couplage et l'étude dédiée Projection transitoire.

L'interface utilisateur de COMSOL Multiphysics montre le Constructeur de modèles avec le nœud Source de l'écoulement aéroacoustique, couplage en surbrillance, la fenêtre de réglages correspondante et un modèle de cylindre tandem dans la fenêtre graphique. Interface graphique illustrant différentes interfaces physiques et fonctionnalités: le noeud Source de l'écoulement aéroacoustique sous Pression acoustique, domaine fréquentiel, le couplage multiphysique Source de l'écoulement aéroacoustique, couplage, l'étape Projection transitoire, FFT et l'étude Domaine fréquentiel. Le modèle est une simulation du problème de référence tandem cylinder.

Deux nouvelles interfaces physiques pour l'acoustique haute fréquence

Deux nouvelles interfaces physiques sont disponibles, reposant sur une hypothèse de haute fréquence et basées sur l'intégrale de Kirchhoff–Helmholtz. La première, l'interface Pression acoustique, diffusion asymptotique, est dédiée à la modélisation de la diffusion, tandis que l'autre, l'interface Pression acoustique, Kirchhoff-Helmholtz, est principalement destinée à la modélisation du rayonnement.

Pression acoustique, diffusion asymptotique

L'interface Pression acoustique, diffusion asymptotique est utilisée pour modéliser la diffusion à hautes fréquences. Le champ acoustique est supposé localement plan, de sorte que le champ diffus puisse être exprimé analytiquement. La surface de l'objet diffusant peut être traitée comme étant parfaitement réfléchissante ou ayant des propriétés absorbantes en définissant une impédance normale à la surface, un coefficient de réflexion ou un coefficient d'absorption. Ces deux derniers peuvent dépendre de l'angle d'incidence. L'interface peut modéliser la diffusion d'ondes sphériques et planes. L'interface a une fonctionnalité intégrée pour calculer le facteur de forme en utilisant à la fois une considération angulaire et la méthode plus avancée des hémicubes. Vous retrouvez cette fonctionnalité dans le tutoriel Diffusion asymptotique haute fréquence d'un sous-marin.

Pression acoustique, Kirchhoff–Helmholtz

L'interface Pression acoustique, Kirchhoff-Helmholtz est utilisée pour modéliser le rayonnement à hautes fréquences. Le champ acoustique est supposé être localement plan. Cette technique est aussi souvent appelée BEM haute fréquence ou simplement HFB. Cette méthode est souvent utilisée pour calculer le champ acoustique rayonné par des structures vibrantes à des fréquences élevées, sans qu'il soit nécessaire de modéliser le fluide environnant. La méthode est valable tant que la longueur d'onde acoustique dans le fluide est inférieure à celle de la structure et des modes structuraux. Pour une surface vibrante plane, la méthode se réduit au calcul de l'intégrale de Rayleigh. Une option définie par l'utilisateur donne accès à la formulation intégrale de Kirchhoff-Helmholtz pour définir à la fois la pression et son gradient normal.

L'interface utilisateur de COMSOL Multiphysics montrant le Constructeur de modèles avec le nœud Paroi en surbrillance, la fenêtre de réglages correspondante et un modèle de sous-marin dans la fenêtre graphique. L'interface Pression acoustique, diffusion asymptotique utilisée pour la modélisation de la diffusion haute fréquence sur une coque de sous-marin. La coque mesure 60 m de long et la fréquence étudiée ici est de 2 kHz. Le temps de résolution et le rendu ne prennent que quelques minutes.

Nouvelle méthode de décomposition de domaine pour l'acoustique en pression

Il est maintenant possible de résoudre l'acoustique de pression à grande échelle (problèmes de Helmholtz) avec la méthode de Décomposition de domaine (Schwarz). Cette méthode utilise la méthode de Shifted Laplace ainsi que les mêmes conditions aux limites absorbantes pour les limites internes de recouvrement que celles utilisées pour la méthode de Schur sans recouvrement. L'avantage de cette méthode est que la technique multigrille peut être utilisée comme solveur de domaine et qu'une grille grossière n'est pas nécessaire pour la méthode de décomposition de domaine.

Haut parleur réduit, frontière et Haut parleur réduit, frontière interne

Pour de nombreuses applications électroacoustiques, les haut-parleurs peuvent être modélisés efficacement en combinant une représentation réduite de Thiele-Small et la méthode des éléments finis. Les composants électromagnétiques du moteur sont modélisés avec une interface Circuit électrique tandis que la partie acoustique est résolue avec l'interface Pression acoustique, domaine fréquentiel. Cette approche suppose que les vibrations de la membrane du haut-parleur peuvent être décrites par un mouvement de piston et présente un intérêt tout particulier pour les micro-hauts-parleurs. La fonctionnalité Haut-parleur réduit, frontière interne inclut les effets de l'air des deux côtés du diaphragme. Haut-parleur réduit, frontière possède des options pour inclure la compliance d'un volume arrière à travers une impédance. Ces nouvelles fonctionnalités sont détaillées dans les tutoriels Modèle discret de haut-parleur et Casque audio englobant une oreille articifielle.

L'interface utilisateur de COMSOL Multiphysics montre le Constructeur de modèles avec le nœud Haut-parleur réduit, frontière interne mis en évidence, la fenêtre de réglages correspondante et un modèle de casque dans la fenêtre graphique. Utilisation de la fonctionnalité Haut-parleur réduit, frontière interne dans un modèle de casque audio englobant une oreille artificielle. La surface du haut-parleur est couplée de manière transparente au Circuit électrique qui contient la représentation électroacoustique réduite.

Symétrie sectorielle pour la résolution du champ extérieur

La fonctionnalité Résolution du champ extérieur a été enrichie de nouvelles options permettant de traiter les modèles à symétrie sectorielle. Deux options étendent la fonctionnalité Plans de symétrie existante: l'option Symétrie d'un secteur et l'option Symétrie sectorielle avec un plan de symétrie. Cette dernière est particulièrement intéressante pour la modélisation de haut-parleurs placés dans un baffle infini. L'analyse du champ extérieur peut également être étendue avec un nombre de mode azimutal pour les modèles avancés à symétrie sectorielle.

L'interface utilisateur de COMSOL Multiphysics montrant le Constructeur de modèles avec le nœud Résolution du champ extérieur en surbrillance, la fenêtre de réglages correspondante et un modèle de baffle infini dans la fenêtre graphique. La fonctionnalité Résolution du champ extérieur utilisée sur un secteur de haut-parleur de 60 degrés. La nouvelle option Symétrie sectorielle avec un plan de symétrie permet de simuler un baffle infini avec une symétrie sectorielle.

Optimisation via de nouvelles variables de champ extérieur

En 3D, de nouvelles variables de champ extérieur sont disponibles pour être utilisées dans des problèmes d'optimisation avec gradient, en optimisation de forme ou en optimisation topologique. L'objectif de l'optimisation peut désormais être défini comme une variable évaluée dans la partie de champ extérieur, définissant, par exemple, des valeurs sur un diagramme de rayonnement ou une réponse hors axe. Cette variable n'existe que pour l'option Plans de symétrie de la fonction Résolution du champ extérieur. Les nouvelles variables sont définies avec _opt ajouté aux variables de champ extérieur existantes : L'opérateur pour la pression est pext\_opt(x,y,z) et pour le niveau de pression acoustique il s'écrit Lp\_pext\_opt(x,y,z). Vous pouvez découvrir cette nouvelle fonctionnalité dans le tutoriel Optimisation de forme du pavillon d'un haut-parleur rectangulaire en 3D.

L'interface utilisateur de COMSOL Multiphysics montrant le Constructeur de modèles avec le nœud Optimisation de forme en surbrillance, la fenêtre de réglages correspondante et un modèle de cornet rectangulaire dans la fenêtre graphique. La variable prédéfinie du niveau de pression acoustique est utilisée dans l'expression de la Fonction objectif pour ce problème d'optimisation.

Interface multiphysique Magnétomécanique

Deux nouvelles interfaces physiques pour l'analyse du couplage entre effets magnétiques et mécaniques ont été ajoutées: Magnétomécanique et Magnétomécanique, sans courant. Les applications typiques sont lorsqu'un champ magnétique induit des déformations dans un solide ou, inversement, lorsqu'une structure en mouvement modifie le champ magnétique. C'est, par exemple, l'explication physique du bruit des transformateurs. Les nouvelles interfaces s'appuient sur le nouveau couplage multiphysique Forces magnétomécaniques. Ce couplage est particulièrement intéressant pour la modélisation de certains types de transducteurs acoustiques, comme un transducteur à armature équilibrée. Cette nouvelle fonctionnalité nécessite également le module AC/DC et est illustrée dans le tutoriel Transducteur à armature équilibrée.

L'interface utilisateur de COMSOL Multiphysics montrant le Constructeur de modèles avec le nœud Forces magnétomécaniques en surbrillance, la fenêtre de réglages correspondante et un modèle de récepteur dans la fenêtre graphique. Modèle multiphysique d'un transducteur à armature équilibrée utilisant le couplage multiphysique Forces magnétomécaniques.

Condition de rayonnement Frontière parfaitement adaptée

La nouvelle fonctionnalité Frontière parfaitement adaptée est une PML qui est appliquée à la frontière ouverte sous la forme d'une condition de rayonnement, sans qu'il soit nécessaire de définir un domaine, par exemple comme une couche dans le modèle géométrique. La condition applique automatiquement une formulation PML en utilisant la fonctionnalité d'extra dimension de COMSOL Multiphysics®. Cela simplifie également les conditions que doit satisfaire la frontière rayonnante car elle peut, en principe, avoir n'importe quelle forme convexe. Différentes options sont disponibles pour contrôler la direction de l'atténuation. Cette nouvelle condition aux limites est disponible pour l'interface Pression acoustique, domaine fréquentiel dans toutes les dimensions spatiales pertinentes. Vous pouvez découvrir cette nouvelle fonctionnalité dans les tutoriels suivants:

Interface physique Euler linéarisé, mode de frontière

L'interface Euler linéarisé, mode de frontière est utilisée pour calculer et identifier les modes de propagation et de non-propagation dans les guides d'ondes et les conduites en présence d'un écoulement moyen stationnaire ambiant qui est bien approximé par un écoulement de gaz parfait. L'interface effectue une analyse des modes propres sur une frontière, une entrée ou une section transversale du guide d'ondes.

L'interface utilisateur de COMSOL Multiphysics montrant le Constructeur de modèles avec le nœud Modèle d'Euler linéarisé en surbrillance, la fenêtre réglages correspondante et un modèle de turboréacteur dans la fenêtre graphique. Modes de propagation calculés dans une géométrie de turboréacteur en utilisant l'interface Euler linéarisé, mode de frontière.

Interface physique Navier–Stokes linéarisé, mode de frontière

L'interface Navier-Stokes linéarisé, mode de frontière est utilisée pour calculer et identifier les modes de propagation et de non-propagation dans les guides d'ondes et les conduites en présence d'un écoulement moyen stationnaire isotherme ou non-isotherme. Elle effectue une analyse des modes propres sur une frontière, une entrée ou une section transversale du guide d'ondes. L'interface prend en compte tous les effets de pertes thermiques et visqueuses et l'interaction avec l'écoulement ambiant. Cela inclut les pertes dans la couche limite acoustique, si nécessaire.

Analyse modale sur frontière et décomposition modale hors-plan pour les interfaces Euler linéarisé et Navier–Stokes linéarisé

Dans les interfaces Euler linéarisé et Navier-Stokes linéarisé, il est dorénavant possible d'ajouter des nombres d'ondes hors plan et circonférentiels en 2D et 2D-axisymétrique, respectivement. Dans ces mêmes dimensions d'espace, vous pouvez maintenant utiliser une étude d'analyse modale pour mettre en oeuvre des simulations dites 2,5D avec ces interfaces physiques.

Post-traitement du déplacement dans l'interface Ondes élastiques, explicite en temps

Une nouvelle fonctionnalité de post-traitement appelée Calcul du déplacement a été ajoutée à l'interface physique Ondes élastiques, explicite en temps. Cette fonctionnalité permet de calculer de manière optimale le déplacement aux points, le long des arêtes, sur les frontières ou dans les domaines, en résolvant un ensemble d'EDO auxiliaires. Ces nouvelles fonctionnalités sont ajoutées en tant que sous-fonctionnalités à une loi de comportement matériau telle que Ondes élastique, modèle explicite en temps ou Matériau piézoélectrique. La fonctionnalité n'affecte pas les résultats mais est uniquement utilisée pour le post-traitement et génère des variables de champ qui peuvent être utilisées pour visualiser et post-traiter les déplacements. Comme la fonctionnalité ajoute et résout des équations supplémentaires, son utilisation nécessite des ressources de calcul supplémentaires. Vous pouvez voir cette nouvelle fonctionnalité dans le tutoriel Echantillon isotrope-anisotrope: propagation d'onde élastique.

Post-traitement du minimum et du maximum de pression dans l'interface Pression acoustique non-linéaire, explicite en temps

Une nouvelle fonctionnalité de post-traitement appelée Calculer la pression minimale et maximale a été ajoutée à l'interface Pression acoustique non-linéaire, explicite en temps. Cette fonctionnalité calcule la pression maximale et minimale dans le temps et dans l'espace sur un domaine ou sur une frontière. Deux variables sont automatiquement créées, nate.p_min et nate.p_max, qui peuvent être utilisées en post-traitement par exemple pour évaluer la taille d'une zone focale. Découvrez cette fonctionnalité dans le tutoriel Propagation d'ultrasons focalisés de haute intensité (HIFU) à travers un tissu artificiel.

Couplages multiphysiques pour simulations vibroacoustiques dans les assemblages

Deux nouveaux couplages multiphysiques ont été ajoutés au module Acoustique pour coupler les domaines acoustiques et solides dans un assemblage. Ces couplages sont mis en œuvre sous forme de conditions de paires et permettent l'utilisation de maillages non conformes à l'interface entre deux domaines dans un assemblage. Le premier type de couplage multiphysique, Frontière acoustique-structure, paire, est utilisé dans un assemblage pour coupler l'interface Pression acoustique, domaine fréquentiel ou Pression acoustique, transitoire à l'interface Mécanique du solide. Le deuxième type de couplage multiphysique, Frontière acoustique thermovisqueuse-structure, paire, est utilisé dans un assemblage pour coupler l'interface Acoustique thermovisqueuse, domaine fréquentiel ou Acoustique thermovisqueuse, temporel à l'interface Mécanique du solide. Ce couplage utilise une formulation par pénalité pour des calculs plus efficaces dans le domaine temporel. Vous pouvez découvrir ces nouveaux couplages dans le tutoriel Modélisation des dispositifs piézoélectriques en tant qu'émetteurs et récepteurs.

L'interface utilisateur de COMSOL Multiphysics montrant le Constructeur de modèles avec le nœud Frontière acoustique-structure, paire mis en évidence, la fenêtre de réglages correspondante et deux fenêtres graphiques. Le nouveau couplage Frontière acoustique-structure, paire utilisé dans un tutoriel de piézoélectricité. Remarquez le maillage non conforme à l'interface piézo–fluide.

Nouveautés importantes en acoustique thermovisqueuse

De multiples nouveautés et améliorations sont ajoutées à la modélisation thermoacoustique.

  • Pour les ports, une nouvelle option Onde plane est disponible pour gérer les cas de glissement et adiabatiques ou, en alternative, les modèles qui ne sont pas des guides d'ondes. Les noms des modes de guide d'ondes, disponibles dans la version précédente du logiciel, ont été mis à jour en Numeric (0,0)-mode et Circular (0,0)-mode.
  • La discrétisation par défaut utilisée dans toutes les interfaces thermovisqueuses a été changée de Lagrange à serendip. Cela induit des gains de performance importants lors de la résolution de modèles utilisant des maillages structurés.
  • Les paramètres du solveur ont été améliorés lors de la résolution de modèles avec Contributions non-linéaires d'acoustique thermovisqueuse. Ces paramètres sont particulièrement importants pour les problèmes hautement non linéaires. Pour utiliser ces nouveaux paramètres dans un modèle COMSOL Multiphysics® version 5.6, vous devez réinitialiser les solveurs aux réglages par défaut.
  • Le couplage entre l'acoustique thermovisqueuse et la mécanique des structures, dans le cas de surfaces courbes, a été amélioré par une application nodale de la contrainte.
  • Dans la fonctionnalité de maillage en Couches limites, une nouvelle option Toutes les couches a été ajoutée à Spécification de l'épaisseur. Cela permet de configurer plus facilement un maillage qui recouvre la totalité de la couche limite acoustique thermovisqueuse.
  • Dans les cas où la Décomposition de la densité est réglée sur Second ordre dans la fonctionnalité Contributions non-linéaires d'acoustique thermovisqueuse, les propriétés matériau sont maintenant évaluées automatiquement si le matériau air (humide ou sec) est spécifié à l'aide de la fonctionnalité Système thermodynamique.
  • Dans l'interface Acoustique thermovisqueuse, domaine fréquentiel, il est maintenant possible d'ajouter un nombre d'onde azimutal pour les modèles axisymétriques 2D. Cela permet une analyse 2.5D avancée de modèles de propagation complexes.

Les modèles suivants illustrent ces fonctionnalités :

L'interface utilisateur de COMSOL Multiphysics montrant le Constructeur de modèles avec le nœud Port en surbrillance, la fenêtre de réglages correspondante et deux fenêtres graphiques. La nouvelle option de port d'onde Plane utilisée dans une analyse acoustique thermovisqueuse pour calculer l'impédance de transfert d'une plaque perforée.

Nouveautés en lancer de rayons acoustique

Emission avec directivité

Dans l'interface Lancer de rayons acoustique, le nouveau nœud Source avec directivité peut maintenant être utilisé pour émettre une distribution de rayons avec une intensité ou une puissance initiale basée sur une fonction de directivité spatiale définie par l'utilisateur. Ceci est particulièrement intéressant pour définir des sources de type haut-parleurs dans les simulations de lancer de rayons acoustique.

L'interface utilisateur de COMSOL Multiphysics montrant le Constructeur de modèles avec le nœud Source avec directivité en surbrillance, la fenêtre de réglages correspondante et un modèle de lancer de rayons acoustique dans la fenêtre graphique. Emission à partir d'une Source avec directivité dans une simulation d'acoustique de salle.

Emission à partir d'une résolution du champ extérieur

Vous pouvez utiliser le nouveau nœud Calcul de l'émission à partir du champ extérieurpour lancer des rayons avec une distribution d'intensité et de phase basée sur un noeud Résolution du champ extérieur d'une étude antérieure. Cela facilite la simulation acoustique multi-échelle en combinant une solution calculée sur un maillage pour le champ proche avec une simulation de lancer de rayons sur des distances beaucoup plus importantes. Découvrez cette fonctionnalité dans le tutoriel Capteur de stationnement à ultrasons.

L'interface utilisateur de COMSOL Multiphysics montre le Constructeur de modèles avec le noeud Calcul de l'émission à partir du champ extérieur en surbrillance, la fenêtre de réglages correspondante et deux fenêtres graphiques. Un capteur de stationnement à ultrasons pour voiture avec le diagramme de rayonnement calculé. La visualisation montre le champ extérieur émis par le transducteur à ultrasons en champ proche ainsi que la simulation de lancer de rayons acoustique qui s'en suit. Le calcul du champ extérieur, basé sur le calcul par éléments finis du champ proche, peut être utilisé pour initialiser l'intensité et la phase des rayons.

Transformations lors du chargement des coordonnées des rayons à partir d'un fichier

Lorsque vous utilisez le nœud Emission à partir d'un fichier de données pour charger les positions d'émission des rayons à partir d'un fichier, vous pouvez désormais appliquer une transformation aux coordonnées initiales. Vous pouvez utiliser toute combinaison de dilatation (mise à l'échelle), rotation et translation. Si la direction initiale du rayon est également chargée depuis un fichier, vous pouvez éventuellement appliquer la même rotation à la position et à la direction.

L'interface utilisateur de COMSOL Multiphysics montrant le Constructeur de modèles avec le nœud Emission à partir d'un fichier de données en surbrillance, la fenêtre de réglages correspondante et un modèle de haut-parleur dans la fenêtre graphique. Une instance de la fonctionnalité Emission à partir d'un fichier de données est utilisée pour déplacer, faire pivoter et mettre à l'échelle la distribution des rayons émis par un haut-parleur.

Nouveaux modèles d'atténuation

Dans la version 6.0 du logiciel, il existe quatre façons différentes de définir le coefficient d'atténuation qui contrôle la façon dont la puissance diminue lorsque les rayons se propagent à travers le domaine de simulation. Vous pouvez spécifier soit le coefficient d'atténuation d'amplitude de la pression, soit le coefficient d'atténuation d'amplitude de l'intensité en népers par mètre. Vous pouvez également saisir le coefficient d'atténuation d'amplitude en décibels par unité de longueur ou en décibels par longueur d'onde. Toutes ces définitions du coefficient d'atténuation sont également disponibles pour modéliser l'atténuation dans la région vide à l'extérieur de la géométrie.

L'interface utilisateur de COMSOL Multiphysics montrant le Constructeur de modèles avec le nœud Propriétés du milieu en surbrillance, la fenêtre de réglages correspondante et un modèle de lancer de rayons acoustique dans la fenêtre graphique. Réglages pour l'atténuation de l'intensité et de la puissance des rayons dans un domaine.

Noms simplifiés pour les couplages non locaux

L'interface Lancer de rayons acoustique définit des couplages permettant de calculer la somme, la moyenne, le maximum ou le minimum d'une expression sur les rayons d'un modèle. Dans la version 6.0, les noms de ces couplages ont été simplifiés pour faciliter leur utilisation.

Le tableau suivant présente les anciens et les nouveaux noms des couplages.

Coupling Description Old Name New Name
Somme sur les rayons rac.racop1(expr) rac.sum(expr)
Somme sur tous les rayons rac.racop_all1(expr) rac.sum_all(expr)
Moyenne sur les rayons rac.racaveop1(expr) rac.ave(expr)
Moyenne sur tous les rayons rac.racaveop_all1(expr) rac.ave_all(expr)
Maximum sur les rayons rac.racmaxop1(expr) rac.max(expr)
Maximum sur tous les rayons rac.racmaxop_all1(expr) rac.max_all(expr)
Minimum sur les rayons rac.racminop1(expr) rac.min(expr)
Minimum sur tous les rayons rac.racminop_all1(expr) rac.min_all(expr)
Evaluer au maximum sur les rayons rac.racmaxop1(expr, evalExpr) rac.max(expr, evalExpr)
Evaluer au maximum sur tous les rayons rac.racmaxop_all1(expr, evalExpr) rac.max_all(expr, evalExpr)
Evaluer au minimum sur les rayons rac.racminop1(expr, evalExpr) rac.min(expr, evalExpr)
Evaluer au minimum sur tous les rayons rac.racminop_all1(expr, evalExpr) rac.min_all(expr, evalExpr)

Les anciens noms fonctionneront toujours dans la version 6.0, il n'est donc pas nécessaire de mettre à jour les modèles existants.

Symétrie axiale et torsion

Dans l'interface Mécanique du solide, en 2D axisymétrique, il est désormais possible d'inclure les déformations circonférentielles. Ceci peut être activé en cochant la case Inclure le déplacement circonférentiel dans la section Approximation d'axisymétrie de l'interface physique. Grâce à cette option, il est possible de modéliser, par exemple, la torsion de structures axisymétriques de manière efficace en matière de ressources de calcul.

Nouveaux modèles d'amortissement

De nouveaux modèles d'amortissement ont été ajoutés pour les lois de comportement matériau en mécanique:

  • Le modèle Atténuation de l'onde est essentiellement un modèle visqueux, mais avec des paramètres donnés par des données mesurées pour l'atténuation des ondes élastiques dans le matériau. Il est disponible sous Matériau élastique linéaire dans l'interface Mécanique du solide.
  • Le modèle Facteur de perte maximal est principalement destiné à l'analyse dans le domaine temporel des matériaux pour lesquels une représentation du facteur de perte fournit une bonne description dans le domaine fréquentiel. Ce modèle d'amortissement est disponible pour toutes les lois de comportement compatibles avec un amortissement visqueux.
  • Dans le noeud Matériau piézoélectrique, en plus de l'amortissement mécanique Facteur de perte maximal, un nouveau modèle d'amortissement dans le domaine fréquentiel pour les pertes diélectriques nommé Permittivité complexe a été ajouté.
  • Pour Conservation de la charge, piézoélectrique, vous pouvez maintenant ajouter deux nouveaux modèles de dispersion: Debye et Debye multipôlaire.

Nouveautés en post-traitement pour l'acoustique

Pour le post-traitement et la visualisation, la nouvelle version comprend les nouveautés suivantes:

  • De nouvelles options Transformée de Fourier discrète (TFD) et Moyenne glissante ont été ajoutées pour le graphique Réponse impulsionnelle utilisé avec l'interface Lancer de rayons acoustique.
  • Une nouvelle section Information est disponible pour les graphiques lorsque la Section information d'affichage est activée à partir de l'Affichage des options complémentaires. La nouvelle section affiche le temps d'affichage, ce qui peut être important dans les modèles de Lancer de rayons acoustique ou les modèles qui utilisent les nouvelles interfaces haute fréquence basées sur Kirchhoff–Helmholtz.
  • Dans le graphique Bande d'octaves, la Quantité peut maintenant être définie comme Densité spectrale de puissance continue, Puissance de bande ou Densité spectrale de puissance moyenne de bande.
  • Un message d'avertissement a été ajouté dans la sous-fonctionnalité Décroissance de l'énergie lorsque le comportement de la décroissance s'écarte de la normale.
  • Une nouvelle table de couleurs Thermal Wave est disponible et utilisée par défaut pour le graphique représentant la variation de température des interfaces Acoustique thermovisqueuse et Navier-Stokes linéarisé.
  • De nouvelles tables de couleurs Wave et Wave Light ont été ajoutées et sont utilisées par défaut pour tous les graphiques qui représentent la pression acoustique.
  • Génération plus rapide des graphiques de surface volumineux. Ceci est par exemple particulièrement visible dans le tutoriel Propagation d'ondes sismiques à travers la Terre.
  • L'aperçu du jeu de données Récepteur est maintenant beaucoup plus rapide.
Un graphique en 2D montrant les fluctuations de la température acoustique dans la palette de couleur Thermal Wave. La nouvelle palette de couleurs Thermal Wave est utilisée pour représenter les fluctuations de température acoustique dans une simulation acoustique thermovisqueuse non linéaire.

Autres améliorations et mises à jour importantes du module Acoustics

  • La formulation de l'amortissement pour les interfaces explicites en temps basées sur dG-FEM a été améliorée. La nouvelle formulation est plus stable, plus précise et plus performante.
  • La gestion des approximations circulaires réduites dans les modèles d'acoustique thermovisqueuse a été améliorée. Ceci s'applique à l'acoustique des régions minces et aux plaques internes perforées.
  • La robustesse de la projection effectuée par l'étude Mapping, en combinaison avec le couplage multiphysique Couplage avec l'écoulement ambiant, a été améliorée. Ceci est particulièrement notable pour les modèles avec une géométrie importée et pour les modèles qui ont un maillage de couche limite CFD sur des frontières courbes.
  • L'interface physique Ecoulement potentiel compressible est désormais applicable dans les domaines PML, ce qui simplifie la mise en place de l'écoulement ambiant utilisé ultérieurement dans l'interface Ecoulement potentiel linéarisé.

Nouveaux tutoriels et tutoriels mis à jour

La version 6.0 de COMSOL Multiphysics® apporte au module Acoustics plusieurs tutoriels nouveaux et mis à jour.