Technical Papers and Presentations

共振声混合是利用振动频率在60Hz左右、振动加速度不超过100G的垂直振动使被混物料产生全场混合效应，被认为是“含能材料领域的颠覆性技术”。然而，该技术是一项基于多物理场耦合的新型混合技术手段，其混合机理仍然不够完善。本文以呈现幂律非牛顿流体特性的复合含能材料为研究对象，利用COMSOL软件开展流-固-声多物理场耦合的数值仿真研究，模拟流体的混合过程，依据不同类型的混合方式计算流场的等效参数，构建声源模型，提出一种基于双向-流固耦合的多阶段混合声场表征方法，计算声辐射力，明确声对于幂律非牛顿流体共振声混合的强化作用。结果表明 ... Read More

本文介绍一种使用COMSOL Multiphysics 软件进行电声和电磁器件仿真的方法。电声与电磁器件在工作过程中通常涉及电磁能-机械能-声学的多物理场的转换，因此与COMSOL Multiphysics的特点十分契合。与上述三种物理场对应，在仿真过程中需要使用AC/DC模块、结构力学模块和声学模块，最终获得BL值、频响曲线等预测物理数值以及声压分布图、磁通密度分布图这种更具直观视觉效果的物理数据3D彩图。上述仿真方法通常会遇到以下问题，首先是几何网格剖析密度的选择，需要对结果准确度和计算效率进行平衡取舍。第二是随着材料学科的迅速发展，COMSOL ... Read More

将扬声器的前期开发，包含音圈设计、3D绘制、磁路仿真、性能仿真全部在comsol里用一套参数开发完成。高度集成的设计方案耗时极短，可以得到扬声器开发所需的所有TS参数和性能仿真结构，并且可导出3D用于手板打样。 可记录开发过程中所有调试记录，比较后，可回溯最优方案的参数。 全程可视化建模，清晰展现设计意图。 Read More

消声器结构简单、维护成本低，已经成为工业噪声治理的主要手段之一。由于现代工业噪声水平高、低频大波长、环境复杂等特性，对消声器消声性能提出更高需求的同时，对其结构、材料及设计理论提出更高要求。传统消声器中多孔材料内部粘弹-热属性受流相中空气本征态限制，无法在有限空间内实现高效低频消声，（声学）超构材料的出现为其提供新思路与方法。 鉴于此，本文主要开展（超构）消声器设计理论与优化方法研究。首先，依据测量结果，提取噪声信号的频谱特性，结合数据库及其挖掘技术，采用人工智能算法，设计超构材料并选取多孔材料；其次，根据阻抗匹配技术，迭代材料结构与尺寸参数，优化其消声特性；最后 ... Read More

压电材料在受到机械应力时会产生电压，这种性质使压电材料在声波传感器领域具有广泛应用。湿度的测量和把控广泛地应用于粮食贮存、气象预报与加工以及国防建设等各个领域。当今社会对各种成本低、性能优异的湿度传感器的需求正在日益上升。石英晶体微天平（QCM）具有高灵敏度、无需物理接触、体积小、易于集成等特点，通过在石英晶体微天平表面覆盖一层能够响应水分子的材料，可以监测环境中的湿度。这种材料能够吸收和解吸水分，从而改变石英晶体的质量，进而影响其共振频率。通过检测这一频率的变化，我们可以准确获取周围的相对湿度。本研究利用有限元软件COMSOL的多物理场耦合功能 ... Read More

传统光学镜片在制造后规格固定，无法调节。尽管空间光调制器（SLM）能够实时调制光的相位或强度，但其分辨率、速度和功率限制使其在高功率或高帧率应用中表现不佳。可变形镜（DM）和微透镜阵列（MLA）因反馈回路复杂和响应速度较慢，难以满足超快脉冲激光器的要求。声光效应通过调节介质的折射率来实现光束调制，为克服这些局限性提供了有效的解决方案。在本研究中，我们使用了 COMSOL Multiphysics® 软件中的压力声学、固体力学、电路、几何光学和静电场模块进行仿真。首先，我们开发了一个二维声学透镜模型，以模拟液体在压电陶瓷片振动影响下形成的声压场 ... Read More

电声领域的仿真，包括电磁感应、力学应力应变、声学性能、降噪电路等方面的仿真。 COMSOL既可以从单独物理场对需要研究的专业领域进行仿真分析，又可以将多个物理场耦合到一起对多个物理场条件下的领域进行仿真，极大的提高了电声产品的开发效率。 Read More

电子设备中，扬声器系统的低频性能对用户体验影响至关重要。在诸多提升低频性能的方法中，N-bass粉的应用广泛，N-bass粉的利用效率对仿真提出了需求。本文提出了一种评估N-bass粉利用效率的仿真分析方法，使用Comsol Multiphysics中压力声学物理场中的多孔介质声学模块，评估扬声器模组中后腔的几何结构设计变化对N-bass粉利用率的影响，仿真输出后腔几何的有效灌粉区域以及对应的灌粉量。本仿真分析方法能够指导电子设备产品的几何设计，提前预估产品的低频音频性能，加快研发进度，降低时间及物料成本。 Read More

本研究利用COMSOL软件进行超高频换能器的声场仿真和数据提取。首先，利用COMSOL固体力学模块和AC/DC中的静电模块对压电材料铌酸锂进行多物理场压电效应的建模。然后，利用压力声学频率模块和声结构边界多物理场进行压电材料振动产生声场的分布研究。其中对压电材料的二维轴对称的几何建模中利用了圆形分层拟合的球压聚焦，并通过调整坐标系改变压电材料的极化方向贴合于实际情况。此仿真预期得到球压后的超声换能器的聚焦特性，其中包括焦点位置（绝对声压最高点），横向分辨率（绝对声压横向分布的-6dB 半高度带宽值）和纵向分辨率（绝对声压纵向分布的-3dB宽度值） ... Read More

磁性和弹性是材料中最基础的两种性质。由于磁弹耦合作用，磁性材料的某些声学模式可以显著地影响其磁性模式，反之亦然。利用磁弹耦合作用可以实现声波的非互易性传播、声波驱动的磁畴壁和磁斯格明子、声波辅助的磁化翻转等等。 我们利用了COMSOL Multiphysics内置的固体力学模块以及课题组开发的微磁学模块。我们可以在时域中仿真磁弹耦合波的传播、磁结构的稳定和运动，可以在频域中仿真磁弹耦合波的本征模式、磁斯格明子的呼吸和旋转模式。在频域中，我们利用floquet边界条件设置布洛赫周期并进行参数化扫描，可以更快速地计算磁弹耦合波的能谱。 通过COMSOL ... Read More