Technical Papers and Presentations

在常规电声器件的测试中都会用到障板，障板的声学特性，对于声学测试有大的影响。本案例采用参数化定义的声学障板及空间构型建模通过多物理场仿真得到障板的声学特性及指向性，对于实际测试具有指导意义，便于器件本身的特性和障板特性区别开来，后续可以采用归一化的方法得到被测器件的准确特性。通过仿真对于不同的测试方法产生的结果进行预测并加以调整。在此之前对于这方面仅限于采用声程差的理论进行粗略的研究，无法获得精确解。 Read More

由于在亚波长成像方面的潜在应用，双负声学超材料(同时具有负的有效密度和负的有效模量)受到了广泛关注。然而，已有的单带双负声学超材料的带宽限制了它的广泛应用。为了扩展双负带的带宽，电磁超材料中引入了多带双负超材料。最近，声学超材料研究人员设计了多带单负超材料。显然通过组合多带负有效密度和多带负有效模量超材料单元能够实现多带双负，可是单元间的阻抗不匹配影响声波的透射率。本文提出基于单负的亥姆霍兹共鸣器单元通过波导耦合实现多带双负的声学超材料单元。我们利用两个亥姆霍兹共鸣器耦合实现负密度和负模量的重叠，通过增加亥姆霍兹共鸣器实现多带双负超材料单元 ... Read More

金属丝织物声衬是应用于航空发动机短舱的新型降噪声衬，由金属丝网、穿孔板、蜂窝腔和背板组成，其中孔径仅有几十微米的金属丝网对声衬的声学性能有重要影响，因此探究金属丝网小孔内部的声场以及金属丝织物声衬内部的声场对于其降噪机理与声学特性的研究有重要意义。本文利用COMSOL中的CFD模块（高马赫数流动接口）直接求解时域下的NS方程组，对二维金属丝织物声衬在高声强下的声场进行仿真，入口处设置正弦变化的脉动压力以模拟声波入射，金属丝网小孔壁面与穿孔板小孔壁面设置为无滑移边界条件，其余计算域边界为滑移边界条件，时间推进格式选择二阶BDF格式。本文还从计算结果中提取测点处的压力信号 ... Read More

近年来，头戴式耳机的降噪功能备受广大消费者的青睐。降噪功能包含主动降噪、被动降噪、环境降噪等。其中被动降噪性能主要受结构设计、材料性能、噪音频率、应用场景等因素的影响。因此本文考虑了固体塑料的隔音和共振、多孔海绵的吸声作用、空气中声传播、简化人体结构和人耳结构等因素，基于COMSOL软件的多物理场仿真探究各因素对被动降噪性能的影响。通多对比分析仿真与试验的PNC曲线，讨论了多物理场仿真结果在探究头戴式耳机被动降噪性能的适用性。 Read More

机械设备的振动噪声问题导致设备老化，影响设备精度，一直是人们所关心的。齿轮箱零件复杂，结构设计紧凑，是设备噪声的多发地，导致齿轮箱振动噪声的内部原因主要是齿轮副啮合刚度和传递误差。 采用COMSOL软件首先对齿轮副进行多体动力学分析，得到齿轮副工作时的啮合刚度，该结果作为齿轮副的参数参与齿轮箱整体瞬态动力学计算。通过对齿轮箱整体进行瞬态动力学计算得到由齿轮振动传递到壳体的法向加速度。再以此法向加速度作为齿轮箱的噪声源对齿轮箱进行压力声学模块分析，得到齿轮箱近场、远场和外场的声压级等声学性能数据。同时，由齿轮副还可以计算齿轮的传递误差 ... Read More

声波是唯一可以在海水中远距离传播的物理媒介，是探测海洋环境和资源、实现水下信息传输的重要载体。海洋声场的计算是实现上述技术的物理基础，但是海洋环境十分复杂，水文条件变幻莫测，现有的海洋声场计算模型，很难对复杂三维环境的声场精确求解。但是随着计算机性能的不断提升，有限元方法也逐步被引入海洋声场的计算中。本文首先考虑理想波导中的声场，将解析解与COMSOL计算的结果和自编有限元程序进行对比，验证有限元程序的正确性。之后利用COMSOL和半解析解求解水听器保护壳对声场的影响，最后通过调整保护壳的属性，设计出对声场影响最小的保护壳。 Read More

温度对扬声器的影响体现在性能和可靠性两个方面。当散热不良、温度过高，可能导致音圈散圈、磁路脱胶、退磁等一系列问题，影响扬声器性能。温度过高还可能造成盆架等不耐温材料的形态改变，导致外观变形甚至破坏。 该模型求解的是扬声器零部件之间的热传导，以及空气的对流问题。通过建模仿真，可以得到功率实验时扬声器音圈、磁路和盆架的温度分布和温升曲线。经过验证，该模型得到的仿真结果与实测结果吻合较好。这对于评估扬声器材料耐温能力和功率实验风险有很好的指导意义。 此模型需要“CFD模块”、“传热模块”和COMSOL Multiphysics®。 The effect of ... Read More

目前大部分研究集中于空气声学领域，水下声学超材料的报道相对较少。由于水的声学阻抗远大于空气，所以水下声学超材料的设计思路与空气中的相比有很大的不同。针对水下声学超材料，人们提出了一种声学软超材料的概念，即把密度或体积模量远小于水的材料填充在水介质中来构建超材料。然而如何有效且有实际应用价值地制备声学软超材料，仍然是一个难题。本工作通过结合3D打印和材料表面疏水性质，提出了一种制备以气泡为共振单元的超材料的通用方法。利用3D打印的方法制备表面疏水的镂空框架结构，将其浸没入水中后镂空框架中就会形成气泡。这种方法能实现水下三维气泡阵列的快速制备，气泡的形状、大小 ... Read More

细胞分离对于研究细胞性质和疾病的诊疗至关重要。利用倾斜角度声波声表面波驻波（TaSSAW）器件可以很好地实现粒子和细胞的分离。然而，目前缺乏一种系统的理论来分析TaSSAW装置中的粒子运动，和分离距离。在这篇文章中，我们利用理论推导和模拟仿真系统性地研究了粒子在TaSSAW中的运动情况。我们先通过理论分析，得到了粒子的两种运动模式的解析表达式，以及它们的阈值。然后利用COMSOL Multiphysics 对TaSSAW中的粒子声泳进行模拟，得到了的结果与理论分析相符合。我们先将声表面波器件的模型进行简化为二维。然后利用压力声学接口在频域求解了不同倾斜角度的声表面驻波场 ... Read More

隔声罩可将声源封闭在罩内，以减少向周围的声辐射，因此广泛应用于各类设备的噪声控制。对隔声罩隔声性能进行分析计算，对后续隔声罩优化设计具有重要的指导意义。 以插入损失为评价指标，基于COMSOL和MATLAB软件，采用根据插入损失定义模拟隔声罩安装前后罩外一点处声压级得到插入损失的方法，对某一隔声罩隔声性能进行计算，首先在MATLAB软件中编辑插入损耗计算公式对隔声罩的插入损耗进行理论计算，而后利用COMSOL软件在声学模块中对隔声罩进行仿真分析，通过施加域点探针得到罩外特定一点处的声压级，从而得到相应的隔声罩插入损耗数据并绘制插入损失曲线，最后进行实验 ... Read More