消音器通常位于排气系统或热量，通风和空调（HVAC）系统中，其关键功能是抑制系统发出的噪声。在设计和建模这些系统时，对消音器的声学阻尼（吸收和衰减）过程的正确描述很重要。
建模阻尼效果
通常，通过三个过程的组合来实现阻尼：在给定频率下捕获声能的共振，通过不同的多孔和纤维衬里材料吸收声能的声音，以及在穿孔板中的损失，也称为穿孔。Comsol多物理提供了多种技术，可以对多孔材料的阻尼和穿孔的声学特性进行建模。
在comsol多物理学中，为多孔域添加等效的流体模型很容易。只需添加新的压力声学模型，然后用多孔材料在域中激活它，然后选择流体模型。“宏观经验多孔模型”包括Delany-Bazley和Miki模型，而“ Biot等价”模型是Johnson-Champoux-Allard（JCA）模型中的Johnson-Champoux-Allard（JCA）模型，中的刚性或limp多孔矩阵框架配置。
与许多建模方法一样，在这种类型的分析中，可以进行几个细节。您可以详细地对系统进行建模，例如，对穿孔板中的每个孔进行建模。这种方法可能会产生详细的结果，但是由于计算成本，通常在实践中是不可能的。您还可以选择一种模型减少的形式，这意味着您可以确定可以使用哪种近似值来简化模型。例如，这可能以块状形式出现（使用刚度，阻尼和质量等特征来描述模型的一部分），采用子模型（使用对模型的一小部分的详细分析作为输入的详细分析的结果进入较大模型）或均质化（将异质域视为具有某些补偿特性的均质域）。例如，多孔材料的典型方法是以均质的方式描述波传播，并使用等效的流体模型来扩散损失。同样，穿孔的板最常使用均匀的转移阻抗方法建模，其中由于孔的存在造成的损失散布在孔所在的边界上。
实施建模类型
为了在Comsol多物理学中实现这些类型的模型，您可以使用一些内置功能，例如选择许多流体模型之一或使用穿孔的板边界条件。您还可以灵活地根据您的需求来自定义模型，通过定义您喜欢的等效流体模型，定义自己的传输阻抗模型，或根据将您导入到COMSOL多物理学的测量数据定义材料属性。
正如我在这篇博客文章开头提到的那样，在设计包含消音器的系统时，对阻尼材料和穿孔板的良好描述很重要。当然，这在消声器以外的应用领域也很重要。例如，这在为房间（吸收器和扩散器）或对汽车内部或扬声器系统的声音建模时，对房间（吸收器和扩散器）进行建模并吸收声音时，这一点很重要。在这两种情况下，都必须决定如何通过纺织品，泡沫和多孔材料等材料来治疗和建模声音传播。
多孔吸收材料
在模拟包含多孔材料的系统时，您将需要确定采用哪种建模方法，以及如何根据该方法描述您的材料。多孔和纤维材料的阻尼特性可以包含在以下形式之一中：Comsol多物理：
- 可以在空气域和多孔材料之间的边界上添加表面阻抗，以便多孔域本身不是建模，而只有其“边界”影响。例如，这种阻抗可以基于分析模型，也可以基于阻抗管测量的测量数据。
- 可以将多孔结构域建模为具有给定衰减系数的流体。这可以并且通常是频率依赖性的。在comsol多物理学中，您可以直接输入材料的衰减系数，并且可以根据您导入到comsol多物理学的测量材料属性数据作为分析表达式或频率依赖性函数输入。
- 可以将多孔结构域建模为等效流体：均质模型，其中多孔结构域被视为具有阻尼特性的“流体”。Comsol多物理包含许多等效的流体模型，包括著名的Delany-Bazley，Miki和Johnson-Champoux-Allard（JCA）模型。
- 最后，可以使用孔隙弹性波界面基于Biot理论所描述的方程式解决弹性多孔矩阵与饱和流体之间相互作用的详细模型。该界面可用于建模任何多孔材料，并求解多孔矩阵的位移和饱和流体中的压力。
您从上面列表中选择的方法将取决于可用于多孔材料的数据以及所需的细节级别。请记住，在所有情况下，都可以使用子模型方法。例如，您可以创建一个一块多孔衬里的详细模型并提取表面阻抗，然后在完整系统模型中添加该阻抗作为边界条件。
穿孔板
当消音器系统中存在穿孔板时，它们通常包含许多孔，并且通常不适合对它们进行详细建模。此外，为了获得声波的正确粘性和热阻尼（当它们穿过孔时），您需要使用孔中的声学对声学进行建模热声界面将增加模型的计算复杂性。因此，最好的方法是使用转移阻抗边界条件对穿孔板进行建模。这种边界条件可在comsol多物理学中获得，并基于穿孔的某些特征，例如板厚度和孔直径。参见，例如，声音消声器热声阻抗块模型。该模型还显示了如何使用子模型方法：这里使用单个孔的详细热声模型来确定转移阻抗。
评论（0）