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Points forts de COMSOL Multiphysics® 6.4

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Nouveautés du module Acoustics

Pour les utilisateurs du module Acoustics, la version 6.4 de COMSOL Multiphysics® introduit la prise en charge multi-GPU pour les simulations de pression acoustique explicite en temps, une fonctionnalité permettant d'importer des données d'écoulement CGNS, des modèles JCA et JCAL pour la poroacoustique ainsi qu'une nouvelle fonctionnalité dédiée, Port périodique. Consultez les informations ci-dessous pour en savoir plus sur ces nouveautés.

Prise en charge multi-GPU pour Pression acoustique, explicite en temps

La formulation CUDA-X accélérée par GPU pour l'interface Pression acoustique, explicite en temps prend désormais en charge l'utilisation de plusieurs GPU sur une seule machine ainsi que des GPU dans des configurations en cluster. La formulation accélérée par CPU est également prise en charge dans les configurations en cluster. Grâce à ces améliorations, les simulations d'acoustique des salles s'exécutent beaucoup plus rapidement et l'échelle des modèles peut être augmentée en termes de nombre de longueurs d'onde résolues. Par exemple, dans le nouveau tutoriel Chamber Music Hall — Wave Based, la résolution de la bande d'octave à 500 Hz (avec un maillage permettant une résolution allant jusqu'à 750 Hz) donne un modèle avec 300 millions de degrés de liberté (DOF). En utilisant la formulation accélérée par CPU, la simulation de 40 périodes (30 000 pas de temps) sur 16 noeuds de cluster prend 7 heures 45 minutes, tandis que la résolution sur un seul GPU (NVIDIA® H100) prend 3 heures.

Pour le tutoriel Car Cabin Acoustics — Transient Analysis, le temps de calcul de la première étude du modèle est passé de 57 minutes en version 6.3 à 50 minutes sur un seul GPU (NVIDIA® RTX 6000 Ada). En exécutant la simulation sur 2 GPU, ce temps est presque réduit de moitié, passant à 29 minutes. De telles performances peuvent également être observées dans les tutoriels Wave-Based Time-Domain Room Acoustics with Frequency-Dependent Impedance et Acoustics of an Open-Plan Office Space.

Notez que l'interface Pression acoustique, explicite en temps est prise en charge pour tous les types de licence lorsque vous utilisez un seul GPU mais nécessite une licence réseau flottante (FNL) lorsque vous utilisez plusieurs GPU.

Propagation d'une impulsion initiale (centrée à 500 Hz) dans le nouveau modèle tutoriel Chamber Music Hall.

Import de données d'écoulement CGNS et aéroacoustique

Les simulations d'aéroacoustique et d'acoustique convectée ont été améliorées avec plusieurs nouvelles fonctionnalités importantes. Les données CFD stockées dans des fichiers au format CGNS peuvent désormais être importées dans COMSOL Multiphysics® en utilisant la nouvelle fonction Données CFD (CGNS) conjointement à l'interface Ecoulement fluide importé. Cette combinaison garantit l'import et le mapping des données de façon cohérente avec le maillage du calcul. En outre, la nouvelle interface assure une intégration fluide avec les couplages multiphysiques Couplage avec l'écoulement ambiant et Source de l'écoulement aéroacoustique et les études de mapping.

Nouveautés supplémentaires : le modèle d'impédance Brambley a été ajouté à l'interface Ecoulement potentiel linéarisé, domaine fréquentiel ; les interfaces Euler linéarisées disposent désormais d'une nouvelle option de formulation d'équation compressible perturbée linéarisée (LPCE) et d'une stabilisation améliorée ; enfin, les fonctions de fenêtre peuvent désormais être appliquées lors de la configuration de la fonctionnalité Source d'écoulement aéroacoustique. Les tutoriels suivants illustrent ces nouveautés :

Modèle générique de nacelle montrant le rayonnement sonore.
Rayonnement sonore provenant d'une nacelle avec revêtement modélisée à l'aide de la nouvelle condition d'impédance de Brambley pour un écoulement potentiel linéarisé.

Modèles JCA et JCAL intégrés à la poroacoustique en domaine temporel

Une fonctionnalité Poroacoustique est désormais disponible dans les interfaces Pression acoustique, transitoire et Pression acoustique, explicite en temps. Cette fonctionnalité comprend également deux nouvelles options pour la configuration d'un matériau poreux : les modèles Johnson–Champoux–Allard (JCA) et Johnson–Champoux–Allard–Lafarge (JCAL), qui complètent l'option précédente Définie par l'utilisateur. Lorsque l'un de ces nouveaux modèles est sélectionné, une approximation par fractions partielles sous-jacente est calculée à partir des paramètres habituels du matériau poroacoustique (porosité, résistivité à l'écoulement, tortuosité, etc.) pour les deux modèles.

Interface utilisateur COMSOL Multiphysics montrant le Constructeur de modèles avec le noeud Poroacoustique mis en évidence, la fenêtre de réglages correspondante et un modèle de matériau poreux dans la fenêtre Graphiques.
Réglages de la fonctionnalité Poroacoustique dans l'interface Pression acoustique, transitoire. Le modèle Johnson–Champoux–Allard (JCA) est utilisé pour le matériau poreux.

Port périodique

Port périodique est une nouvelle fonctionnalité dédiée à la modélisation des problèmes de transmission, de réflexion et de diffusion sur des structures périodiques telles que des absorbeurs et des diffuseurs. Elle est particulièrement utile pour la modélisation des diffuseurs, car elle permet de séparer l'énergie réfléchie en directions spéculaires et non spéculaires. Cette fonctionnalité gère l'incidence des ondes planes sur des structures ainsi que tous les ordres de diffraction réfléchis et transmis. Les ordres de diffraction sont capturés à l'aide du sous-noeud Port d'ordre de diffraction de la condition Port périodique. Les tutoriels Porous Absorber et Schroeder Diffuser in 2D ont été mis à jour pour inclure la nouvelle fonctionnalité Port périodique.

Diffuseur périodique de Schroeder (trois sections sont représentées) modélisé avec la condition Port périodique.

Nouveautés et mises à jour de tutoriels et applications

La version 6.4 de COMSOL Multiphysics® apporte au module Acoustics une nouvelle application ainsi que plusieurs nouveautés et mises à jour de tutoriels.

Porous Material Characterization from Impedance Tube Measurement

Interface utilisateur d'une application avec une section Entrées, une section Paramètres estimés et un graphique 1D dans la fenêtre Graphiques.
Cette nouvelle application permet de calculer les propriétés matériau poroélastiques à partir de données de mesure obtenues à l'aide d'un tube d'impédance.
Nom de l'application:
porous_material_characterization
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Generic Nacelle with Liner

Modèle générique de nacelle montrant le rayonnement sonore.
Son rayonné par une nacelle pour un numéro de mode azimutal donné. Le modèle compare une approche Navier-Stokes entièrement linéarisée avec l'interface Ecoulement potentiel linéarisé à l'aide du nouveau modèle d'impédance Brambley.
Nom de l'application:
generic_nacelle_liner
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Point Source in a 2D Jet: Radiation and Refraction of Sound Waves Through a 2D Shear Layer

Fluctuations de pression acoustique générées par une source ponctuelle dans un jet fin, résolues à la fois en domaines fréquentiel et temporel. Les résultats du modèle sont comparés à une référence de la NASA pour les équations d'Euler linéarisées.

Nom de l'application:
point_source_2d_jet
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Helmholtz Resonator with Flow: Imported Fluid Flow from CGNS Data

Modèle de résonateur montrant la vitesse et la pression.
Modèle de résonateur avec amplitude de vitesse et pression mappées à partir de données d'écoulement CGNS importées.
Nom de l'application:
helmholtz_resonator_with_flow_cgns
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Eigenmodes in a Muffler with Elastic Walls

Graphique 1D illustrant la dispersion dans un modèle de guide d'ondes de type silencieux.
Diagramme de dispersion d'un guide d'ondes de type silencieux à parois élastiques utilisant la nouvelle fonctionnalité Suivi de mode.
Nom de l'application:
eigenmodes_in_muffler_elastic
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Porous Absorber

Répartition de la pression au sein d'un absorbeur poreux à 1 000 Hz pour un angle d'incidence de 45 degrés. Le modèle est configuré avec la nouvelle condition aux limites Port périodique.

Nom de l'application:
porous_absorber
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Loudspeaker Driver — Transient Analysis

Distribution de pression, champ magnétique et maillage mobile dans la région entourant la bobine mobile dans un modèle de haut-parleur.

Nom de l'application:
loudspeaker_driver_transient
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Uncertainty Quantification of Poroacoustic Parameters in a Transverse Isotropic Porous Material*

Graphique 1D montrant l'intervalle de prédiction d'une couche poreuse.
Graphique illustrant l'intervalle de prédiction de l'absorption de surface pour une gamme donnée de paramètres poroacoustiques d'une couche poreuse. Ce modèle fait appel au module Uncertainty Quantification.
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*Nécessite le module Uncertainty Quantification

SAW-Induced Streaming in a Droplet — 3D Setup

Microgouttelette dans un dispositif SAW montrant le champ acoustique.
Microgouttelette placée sur un dispositif à ondes acoustiques de surface (SAW). Le modèle prédit le profil de streaming acoustique à l'intérieur de la gouttelette lorsqu'elle est soumise à des ondes de surface. Le modèle fait appel à un solveur itératif spécifique.
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Acoustic Droplet Ejector

Modèle d'éjecteur de gouttelettes montrant la pression acoustique focalisée.
Modèle d'éjecteur de gouttelettes entraîné par streaming acoustique et fonctionnant à l'aide d'ultrasons focalisés.
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High-Intensity-Focused-Ultrasound (HIFU)-Induced Tissue Heating

Deux modèles HIFU illustrant les effets non linéaires et les résultats de l'échauffement.
Modèle d'échantillon de tissu hépatique montrant le champ acoustique focalisé (HIFU) et incluant les effets non-linéaires ainsi que l'échauffement induit.
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Ultrasound Imaging with Phased Array

Modèle de transducteur piézoélectrique montrant le champ de pression acoustique.
Imagerie par ultrasons au moyen d'un réseau déphasé de transducteurs piézoélectriques (émetteurs et récepteurs).
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Balanced Armature Transducer — Time-Domain Analysis

Modèle multiphysique d'un transducteur à armature équilibrée modélisé en domaine temporel avec des matériaux magnétiques non-linéaires et un maillage mobile.

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Input Impedance of a Tube and Coupler Measurement Setup: Time-Domain MOR Using Partial Fraction Fit

Graphique 1D montrant les résultats d'admittance d'entrée avec la fréquence sur l'axe des abscisses.
Une technique de réduction de modèle (MOR) est appliquée à un dispositif de mesure acoustique et génère un modèle de circuit équivalent pour la simulation en domaine temporel.
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Spherical Hydrophone

Hydrophone sphérique montrant les résultats du champ acoustique.
Modèle 2D axisymétrique d'un hydrophone sphérique composé d'une céramique PZT, d'un revêtement et d'un câble, soumis à un champ acoustique incident.
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Shock Wave Lithotripsy

Modèle de lithotripsie par ondes de choc montrant les résultats en termes de pression acoustique, de déplacement et de champ de phase.
Lithotripsie par ondes de choc modélisée en domaine temporel à l'aide d'une approche d'interaction acoustique-structure entièrement couplée qui inclut l'endommagement par champ de phase dans les solides.
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Cavity Flow Noise

Modèle d'écoulement dans une cavité montrant le bruit induit par l'écoulement.
Bruit tonal et à large bande induit par l'écoulement sur une cavité.
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Tandem Cylinder Flow Noise

Modèle de cylindres en tandem montrant les résultats relatifs au bruit induit par l'écoulement.
Ce modèle illustre le bruit généré par un écoulement passant devant ce que l'on appelle une « configuration de cylindres en tandem ». Ce test fait partie du First Workshop on Benchmark problems for Airframe Noise Computations.
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