COMSOL Multiphysics® 5.3a Release Highlights



Acoustics Module Updates


Acoustics 모듈 사용자에게 있어서, COMSOL Multiphysics® version 5.3a은 동일 모델에서 유한요소법과 결합할 수 있는, 음향광의 응답결과나 불연속 갤러킨(discontinuous Galerkin) 지배방정식을 포함한 음향 모델링에 대한 새로운 인터페이스를 갖는, 경계요소법에 대한 인터페이스를 포함하고 있습니다. 다음의 Acoustics Module의 개선 기능들을 살펴보십시오.

New Boundary Elements Interface for Acoustics


경계요소법(BEM)은 이제 새로운 Pressure Acoustics, Boundary Elements 인터페이스의 형태로 Acoustics Module에 포함되었습니다. 2차원 혹은 3차원에서 사용 가능한 새로운 인터페이스는 물성값이 상수인 헬름홀츠 방정식을 주파수 영역에서 계산하는데 적합합니다. 여기에 더하여, 산란 문제를 모델링하기 위해 Background Pressure Field라는 사양을 추가하는 옵션이 있는 산란장 방정식으로 구현됩니다.

국소 민감도는 10kHz에서 구동되는 9개의 tonpilz 압전 변환기의 선형 배열에서 생성됩니다. 9개의 tonpilz 변환기는 압전 재질과 솔리드로 모델링 됩니다. 외부 영역에 해당하는 음향은 Pressure Acoustics, Boundary Elements 인터페이스로 모델링 됩니다. 상이한 지배방정식은 내장되어 있는 Acoustic-Structure Boundary multiphysics에서 연동됩니다.

국소 민감도는 10kHz에서 구동되는 9개의 tonpilz 압전 변환기의 선형 배열에서 생성됩니다. 9개의 tonpilz 변환기는 압전 재질과 솔리드로 모델링 됩니다. 외부 영역에 해당하는 음향은 Pressure Acoustics, Boundary Elements 인터페이스로 모델링 됩니다. 상이한 지배방정식은 내장되어 있는 Acoustic-Structure Boundary multiphysics에서 연동됩니다.

tonpilz 소나 및 산란 물체간의 상호작용. 이 모델에서, 완전 반사되는 구는 대략 음원에서 30파장가량 떨어져 있습니다. 왼쪽에 보이는 그림은 음압을 나타내고, 오른쪽 그림은 배열(각 배열에 대해 동일한 위상 변위가 적용됨)의 변형을 나타냅니다.

tonpilz 소나 및 산란 물체간의 상호작용. 이 모델에서, 완전 반사되는 구는 대략 음원에서 30파장가량 떨어져 있습니다. 왼쪽에 보이는 그림은 음압을 나타내고, 오른쪽 그림은 배열(각 배열에 대해 동일한 위상 변위가 적용됨)의 변형을 나타냅니다.

또한 COMSOL Multiphysics® 5.3a를 사용으로, 유한요소법에 근거한 인터페이스와 경계요소법에 근거한 인터페이스를 서로 연동할 수 있습니다. 이는 Acoustic-Structure Boundary Multiphysics 연동을 통한 진동하는 구조체에 연동함을 의미하며, 새로운 Acoustic BEM-FEM Boundary 다중 물리 연동을 통한 유한요소 음향 도메인에 대한 연동이 포함됩니다. 이러한 하이브리드 방식을 통해, 필요한 곳에 유한요소법 혹은 경계요소법을 적절하게 사용할 수 있습니다. 예를 들어, 진동하는 구조의 내부는 보다 일반적인 물성값을 허용하는 유한요소법을 사용하고, 외부 혹은 무한영역에 해당하는 외부 도메인은 경계요소법을 사용하여 모델링 하는 것입니다.
경계요소법(BEM)의 사용으로, 단순히 관심영역 도메인에 인접한 경계만이 요소구성을 필요로 합니다. 이는 거대한 볼륨의 요소생성에 필요성을 경감할 수 있고, 특히 경계요소법에 근거한 인터페이스는 복잡한 CAD 형상에 방사 및 산란 문제를 모델링 하는데 유용합니다.

경계요소법에 근거한 인터페이스가 사용되는 전형적인 문제에 대한 장점을 나열하면 아래와 같습니다:

• 유한요소에 기반한 볼륨 요소 생성이 필요한 거대한 유동 영역
• 유한요소에 기반한 방사조건 혹은 유한요소에 기반한 흡음영역(PML)에 대한 대처 모델이 필요한 경우
• 방사되는 물체에서 멀리 떨어진 무한 벽면 혹은 무한 음향 소프트 경계를 포함하는 모델
• 유한요소법에 근거한 볼륨 요소 생성을 필요로 하는 공간에서 상호간에 방사 및 산란되는 영역의 상호 작용을 모델링

경계요소법(BEM)은 동일한 자유도(DOF)를 갖는 유한요소법(FEM)보다 보다 많은 컴퓨터 리소스를 필요로 함에 주지하고 있어야 합니다. 하지만, 유한요소법과 동일한 정밀도의 결과를 추출하고자 한다면 일반적으로 경계요소법이 유한요소법에 비해 훨씬 더 적은 자유도를 요합니다. 경계요소법은 일반적으로 유한요소법과 달리 수치해석 방법을 필요로 하는 영역에 대해 완전 채워진 영역이나 조밀한 시스템 행렬을 생성합니다. 미소 부위에 대한 음향 모델링을 해석하고자 할 경우, 유한요소법에 기반을 둔 Pressure Acoustics, Frequency Domain 인터페이스는 동일한 경계요소법에 비해 보다 빠르게 결과를 도출합니다.
이전에 유한요소법에 기반을 둔 인터페이스에 사용된 모든 전용 후처리 도구는 Directivity plot과 Far Field plots을 포함하여 경계요소법 기반 인터페이스에서도 사용이 가능합니다.

구형 방사를 결과로 추출한 Pressure Acoustics, Boundary Elements 인터페이스의 사용자 정의 인터페이스; 경계요소법 벤치마킹 모델을 나타내고 있습니다.

구형 방사를 결과로 추출한 Pressure Acoustics, Boundary Elements 인터페이스의 사용자 정의 인터페이스; 경계요소법 벤치마킹 모델을 나타내고 있습니다.


Acoustic-Structure Interaction with Hybrid BEM-FEM

아래 그림은 BEM-FEM 접근방법을 포함한 스피커 시스템의 예를 나타내고 있습니다. 이 경우, 캐비넷 및 드라이버의 선형 물성이 중요하며, 인클로저 내부에 다공성 매질이 사용되었습니다. 스피커의 내부는 Pressure Acoustics, Frequency Domain 인터페이스 혹은 Poroelastic Waves 인터페이스를 이용하여 모델링이 가능합니다. 진동하는 구조물은 solid, shell, 혹은 둘 다 사용하여 모델링 할 수 있으며, 외부 음향 영역은 경계요소법을 이용하여 모델링 할 수 있습니다.

스피커 내외부의 음향장, 캐비닛 및 드라이버를 포함한 스피커의 전체 진동음향 해석. 모델에는 음향(경계요소법 및 유한요소법), 쉘 및 솔리드 등 총 6가지 다중 물리 연동을 포함하고 있습니다.

스피커 내외부의 음향장, 캐비닛 및 드라이버를 포함한 스피커의 전체 진동음향 해석. 모델에는 음향(경계요소법 및 유한요소법), 쉘 및 솔리드 등 총 6가지 다중 물리 연동을 포함하고 있습니다.


스피커 인클로저 변형(왼쪽)과 바닥 및 벽면의 근거리 음향영역과 스피커 내부의 음압 분포(오른쪽)

스피커 인클로저 변형(왼쪽)과 바닥 및 벽면의 근거리 음향영역과 스피커 내부의 음압 분포(오른쪽)


음압레벨은 스피커에서 멀리 떨어진, 보다 큰 도메인에 대해 나타내었습니다; 벽면과 바닥은 균일한 색상을 이용하여 시각화되어 있습니다.

음압레벨은 스피커에서 멀리 떨어진, 보다 큰 도메인에 대해 나타내었습니다; 벽면과 바닥은 균일한 색상을 이용하여 시각화되어 있습니다.


Application Gallery links for examples using the Pressure Acoustic, Boundary Elements interface:

Spherical Scatterer: BEM Benchmark
Tonpilz Transducer Array for SONAR Systems
Vibroacoustic Loudspeaker Simulation: Multiphysics with BEM-FEM
Bessel Panel

Impulse Response Plots for Ray Acoustics

새로운 Impulse Response plot을 사용하여 음향광 해석에서 임펄스 응답을 후처리에서 출력할 수 있습니다. 이것은 수신기 데이터를 기반으로 임펄스 응답을 재구성하고 시각화 합니다. 새로운 Receiver 데이터 세트는 음향광 정보를 수집하고 Impulse Response 결과에 대한 데이터를 제공하여 가상 마이크로폰의 용도로 사용됩니다.

Receiver 데이터 세트는 음향광과 유한한 크기를 갖는 구형간의 가상 상호작용을 계산합니다. 구형 크기는 표시(음향광의 개수, 방 크기 그리고 음원에서 수신기 간의 거리에 따라)를 통해 결정하거나 수동으로 입력할 수 있습니다. 데이터 세트는 음향광 도달시간, 기록된 음향강도 그리고 주파수를 결정하며, Impulse Response 결과를 사용할 수 있습니다. 이러한 데이터 세트는 기타 외부 장치에서 사용할 수 있도록 데이터 내보내기도 가능합니다. 수신기 위치의 변경이 용이하며 임펄스 응답을 위해 기록된 위치의 변경에 대해 재해석할 필요가 없습니다.

Impulse Response 결과는 1/1옥타브, 1/3옥타브 혹은 1/6 옥타브 주파수 분해능을 통해 리시버에서 음향광 데이터를 분석할 수 있습니다. 동일 분해능력은 모든 음원과 벽면의 물성에 대해 사용할 수 있는데, 예를 들어, 흡음 및 방사계수, 음원 파워 및 기타 등등이 이에 해당합니다. 아래 출력물은 44,100Hz의 기본 설정된 샘플링 주파수를 갖는 임펄스 응답을 나타냅니다.

Impulse Response plot과 임펄스 응답에 대한 Small Concert Hall Acoustics 모델에서 나타낸 COMSOL Multiphysics® GUI와 설정윈도우

Impulse Response plot과 임펄스 응답에 대한 Small Concert Hall Acoustics 모델에서 나타낸 COMSOL Multiphysics® GUI와 설정윈도우

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Application Gallery link for example of an Impulse Response plot:

Small Concert Hall Acoustics

New Pressure Acoustics, Time Explicit Physics Interface


불연속 갤러킨(dG-FEM) 지배방정식에 근거한 Pressure Acoustics, Time Explicit인터페이스는 메모리 측면에서 효율적으로 적은 메모리 사용을 요하는 시간 외연 적분법을 채용하였습니다. 이러한 인터페이스는 수 많은 파장길이를 포함하는 거대, 과도, 선형 음향 해석에 사용이 가능하며, 임의의 시간 의존 음원 및 음향장을 갖는 시간 의존 해석에 적합합니다. 부가적으로 방사 모델에 대한 Background Acoustic Field 옵션이 있으며, 유효 비반사 경계 조건을 설정하기 위한 absorbing layers 기능의 사용이 가능합니다. 외부 산란 원거리장 은 Time to Frequency FFT 해석 단계를 가지고 Far-Field Calculation 기능과 함께 계산할 수 있습니다. 이러한 인터페이스는 2차원, 2차원축대칭, 그리고 3차원에서 사용 가능합니다. 이러한 새로운 인터페이스 관련 적용분야로는 음향 공간 내에서의 오디오 기기 임펄스의 과도 전파 및 파장 대비 거대한 형상과 관련한 산란 현상을 포함하고 있습니다.

Pressure Acoustics, Time Explicit 인터페이스는 선형 오일러 방정식을 단열 상태로 가정하여 계산합니다. 변수들은 음압과 음속 섭동이 있습니다. 경계면에서의 손실이 저항 형태의 손실에 대한 임피던스 조건으로 모델링이 가능합니다.

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incident plane wave를 잠수함에 인가했을 때 산란되는 음향장 모습. 이 동영상은 700Hz에 대한 결과를 나타냅니다. 2000Hz에서 동일한 해석 시, 7천만개 자유도를 갖는 모델에 대해 25GB 메모리를 사용하여 계산되었으며, 이는 유한요소법에 기반한 모델에서 요구하는 메모리보다 적게 사용되었습니다.

incident plane wave를 잠수함에 인가했을 때 산란되는 음향장 모습. 이 동영상은 700Hz에 대한 결과를 나타냅니다. 2000Hz에서 동일한 해석 시, 7천만개 자유도를 갖는 모델에 대해 25GB 메모리를 사용하여 계산되었으며, 이는 유한요소법에 기반한 모델에서 요구하는 메모리보다 적게 사용되었습니다.

Application Gallery link for example using the Pressure Acoustics, Time Explicit interface:

Submarine Scattering: Time Domain Simulation and FFT

Improved Stabilization for the Linearized Euler Interfaces

새롭고 개선된 수치 안정화 기법이 Linearized Euler 인터페이스에 추가되었습니다. 새로운 안정화 기법은 갤러킨 최소 자승법(Galerkin least squares stabilization GLS)으로, 이는 성긴 요소생성 해석에 대한 안정성과 수렴성의 비약적인 향상을 포함합니다. 새로운 stabilization 기법은 요소생성에서 보다 작은 변화에 대해서도 민감하도록 해석이 수행됩니다. 사용자가 필요하면, stabilization을 비활성화하거나 부가적인 Streamline upwind Petrov-Galerkin (SUPG) stabilization, 혹은 Streamline diffusion (legacy method) 중 하나를 선택할 수 있습니다. 새로운 기본 설정은 Linearized Euler 인터페이스에 근거한 대부분의 음향-유동 상호작용 문제에 적합합니다.

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Linearized Euler 지배방정식의 안정화를 위한 다른 방법은 소위 Gradient Term Suppression (GTS) stabilization의 사용입니다. 이 방법으로, 방정식 항목(전형적인 반응항목)은 지배방정식에서 간단하게 제거됩니다. 인터페이스에 있는 항목 제거를 제어할 수 있는 새로운 옵션이 이번 버전에 추가되어 GTS stabilization 또한 향상되었습니다. 사용자는 이들 유형에 의존하는 반응 항목의 제거에 대해 선택 여부를 결정할 수 있습니다; 여기에는 배경 밀도의 구배, 압력 혹은 속도를 포함합니다. 여기에 더하여, 지배방정식에서 모든 대류 항목을 제거할 수 있는 옵션이 있습니다.

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Application Gallery link for an example using the improved Galerkin least squares (GLS) stabilization:

Point Source in 2D Jet: Radiation and Refraction of Sound Waves Through a 2D Shear Layer

Absorbing Layers for the Linearized Euler Interface in the Time Domain

Linearized Euler, Transient 인터페이스에서 이용 가능한 흡수층은 시간 영역 도메인에서 개방 경계면을 보다 간단하게 정의할 수 있습니다. 흡수층은 유효 비반사 경계 조건, 스케일, 인위적인 연산 속도 및 단순 임피던스 조건을 설정하는데 있어서 세 가지 기술을 조합하여 사용할 수 있습니다. 이 방법은 방사되는 음파의 수치적인 반사를 최소화 합니다.

linearized Euler 지배방정식 관련 벤치마킹 모델에서, 협소 구간에서의 음향의 방사 및 반사가 해석되었습니다. 보시는 바와 같이, 음파의 과도 전파 및 absorbing layers의 Kelvin-Helmholtz instabilities 성장이 시간 영역 해석에 대해 사용되었습니다.

linearized Euler 지배방정식 관련 벤치마킹 모델에서, 협소 구간에서의 음향의 방사 및 반사가 해석되었습니다. 보시는 바와 같이, 음파의 과도 전파 및 absorbing layers의 Kelvin-Helmholtz instabilities 성장이 시간 영역 해석에 대해 사용되었습니다.

Application Gallery link for an example using absorbing layers with the Linearized Euler, Transient interface:

Point Source in 2D Jet: Radiation and Refraction of Sound Waves Through a 2D Shear Layer

Plane Wave Expansion for Pressure Acoustics in 2D Axisymmetric Models

Plane wave expansion 접근법을 사용한 2차원 축대칭 모델에서의 평면파 산란 문제를 해석하기 위한 내장 옵션이 있습니다. 이 옵션은 자동으로 Background Pressure Field 혹은 Incident Pressure Field 특성을 반경방향 모드수를 통해 원통형 조화가진에 인가하는 평면파의 적용으로 확대되었습니다. 이것은 효과적인 해석 측면에서 축대칭 형상 관련 거대 산란 문제를 계산할 수 있도록 합니다.

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Application Gallery link for an example using the Plane Wave Expansion option:
Plane Wave Scattering off a 2D Axisymmetric Object: Plane Wave Expansion Approach

New Option for Background and Incident Pressure Fields for Transient Pressure Acoustics

Pressure Acoustics, Transient 및 Pressure Acoustics, Time Explicit 인터페이스는 background pressure field 혹은 incident pressure field에서 단일 평면파를 정의 하기 위해 내장 옵션인 Plane wave (monochromatic)를 사용할 수 있습니다. 새로운 옵션은 과도 해석에 대한 일반적인 파장 유형에 대해 간단하게 설정이 가능합니다. 만일, 다른 형태의 과도 해석이 필요하다면, 분석적인 표현 혹은 보간 데이터에 근거한 사용자 정의 옵션을 통해 임의 해석 영역에 대해 정의할 수 있습니다. 이러한 새로운 옵션은 원만한 해석 수행을 보증하기 위해 첫 주기를 완만하게 증가하며 인가하는 내장된 ramp 함수를 가지고 나타낼 수 있습니다.

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Application Library path for an example using the Plane wave (monochromatic) option:

Acoustics_Module/Electroacoustic_Transducers/probe_tube_microphone

Updated Material Input for Linearized Navier-Stokes and Thermoviscous Acoustics

Linearized Navier-Stokes 혹은 Thermoviscous Acoustics 인터페이스를 사용할 경우, 정확하고 유효한 물성 데이터의 입력은 필수적입니다. 기본적으로 온도나 압력 변화에 의존하는 압축성 매질의 정확한 거동을 내포하고 있습니다. 이는 등온조건이 되는 매우 협소한 구간일지라도 유효 음속이 항상 정확하게 모델링 되어야 함을 의미합니다. 열팽창(등압열팽창) 계수 및 등압 압축성을 정의할 때, 두 가지 재료의 매개변수는 음속과 비열비(열역학 정의를 통한)로 정의할 수 있는 옵션을 가지고 있습니다. 이는 이러한 매개변수들이 명백하게 알려져 있지 않은 모델의 설정을 단순화할 수 있습니다.

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Application Library path for an example using the From speed of sound option:

Acoustics_Module/Aeroacoustics_and_Noise/Helmholtz_resonator_with_flow

Linear Frequency Axis Option in Directivity Plots

주파수 스케일 유형은 Directivity plots에 있는 Coloring and Style 섹션에서 지수 형태에서 선형 형태로 변경할 수 있습니다.

지수형태의 Directivity plot(왼쪽)과 주파수 영역 선형 Directivity plot(오른쪽, 더미 스피커 드라이버 모델에서 추출한 데이터)

지수형태의 Directivity plot(왼쪽)과 주파수 영역 선형 Directivity plot(오른쪽, 더미 스피커 드라이버 모델에서 추출한 데이터)


Improvements to Solvers and Solver Suggestions

자동 생성되는 솔버가 음향 인터페이스 관련 여러 가지 다중 물리 적용 사례에 대해 개선되었습니다. 예를 들어, Acoustic-Structure Boundary 혹은 Thermoviscous Acoustic-Structure Boundary multiphysics 연동을 사용할 때 생성되는 솔버는 음향 인터페이스가 솔리드와 연동되는지 혹은 쉘/멤브레인 인터페이스와 연동되는지를 확인할 수 있습니다. 이는 제시한 솔버가 사용된다면, 거대 모델에 대한 보다 효과적인 메모리 사용과 빠른 해석 시간을 보증합니다.
모든 과도 음향 인터페이스에서 사용 가능한 Transient Solver Settings은 이전보다 더 직관적으로 사용할 수 있게 되었습니다. 과도 음향 인터페이스가 다중물리 모델과 연동될 때, 음향 인터페이스에 대한 Transient Solver Settings은 연동 문제를 계산할 때 자동으로 사용됩니다. 예를 들어, 시간 영역 해석에서 진동음향 문제에 대한 최적의 솔버 구성을 보증합니다.
이미 계산된 데이터를 재사용함으로써 선형 솔버에 대한 일반적인 속도향상방법은 이제 일반적인 사항이 되었습니다. 예를 들어, MUMPS 및 PARDISO는 대부분의 음향 문제 관련 솔버들에서 새로운 Reuse preordering 옵션에서 채용이 가능합니다. 보다 많은 정보를 위해 Studies and Solvers 섹션을 살펴 보십시오.


제시된 iterative solver는 Application Library에 있는 Vented Loudspeaker Enclosure model에서 사용 가능합니다. 해석 시간 및 메모리 사용이 제시된 솔버를 통해 획기적으로 감소되었습니다.

제시된 iterative solver는 Application Library에 있는 Vented Loudspeaker Enclosure model에서 사용 가능합니다. 해석 시간 및 메모리 사용이 제시된 솔버를 통해 획기적으로 감소되었습니다.

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Application Library paths for examples using a new iterative solver suggestion:

Acoustics_Module/Vibrations_and_FSI/vibrating_micromirror Acoustics_Module/Electroacoustic_Transducers/vented_loudspeaker_enclosure

Application Library path for an example using the automatic transient solver settings for a piezoacoustic model:

Acoustics_Module/Ultrasound/flow_meter_piezoelectric_transducers

Important Enhancements and Bug Fixes

• COMSOL Multiphysics® 5.3 대비 dG법을 채용하여 시간-외연 해석법을 통해 25~30% 해석속도 향상
• dG method 인터페이스에 근거한 시간-외연 적분법의 클러스터 시스템 지원
• Interior Wall 및 Interior Velocity 경계 조건이 Convected Wave Equation 인터페이스에 추가되었습니다.
• 사용자 정의 옵션이 2차원 축대칭 형상에서 Convected Wave 지배방정식을 통해 배경 평균 흐름을 면외(out-of plane) 성분으로 입력하는 기능이 추가되었습니다.

Updated Tutorial Model: Bessel Panel

Bessel 패널은 음향분포가 단일 스피커의 음향분포와 유사할 때 스피커들을 배열하는 방법을 나타내고 있습니다. 이 모델은 다섯 개의 Bessel 패널을 순수 음향을 근사화하기 위해 동일한 패턴으로 결합합니다. 이는 근사화한 균일 극좌표 원거리 음압 분포에서 결과로 도출됩니다. 이러한 개선 모델은 이상화한 스피커 패널에서 방사되는 음향을 계산하기 위해 BEM-FEM 접근법을 사용하였습니다.

3차원에서 묘사한 Bessel 패널의 국소 지향성.

3차원에서 묘사한 Bessel 패널의 국소 지향성.

Application Library path:

Acoustics_Module/Tutorials/bessel_panel

Updated Tutorial Model: Lumped Loudspeaker Driver Using Lumped Mechanical System

전계 및 기계적 스피커 부품의 거동을 나타내는 집중(lumped) 매개변수가 있는 무빙코일을 포함한 스피커 모델입니다. Thiel-Small 매개변수(미소 신호 매개변수)는 집중 모델의 입력값으로 사용됩니다. 여기에서는, 무빙질량, 서스펜션의 컴플라이언스와 같은 기계적인 스피커 부품과 함께 서스펜션의 기계적 손실이 Lumped Mechanical System 인터페이스를 통해 모델링 할 수 있습니다.

등위면(스피커 콘 상부)으로 출력한 음압과 surface plot으로 출력한 음압 (스피커 콘 하부)

등위면(스피커 콘 상부)으로 출력한 음압과 surface plot으로 출력한 음압 (스피커 콘 하부)

Application Library path:

Acoustics_Module/Electroacoustic_Transducers/lumped_loudspeaker_driver_mechanical

New Tutorial Model: Vibroacoustic Loudspeaker Simulation, Multiphysics with BEM-FEM

이 모델은 드라이버, 캐비닛 그리고 스탠드를 포함하는 스피커의 전체 진동음향 해석을 나타내고 있습니다. 이는 캐비닛에서 음압레벨을 추출하기 위해 평균 구동 전압을 포함하고 있으며, 외부 공간에서 또한 캐비닛과 드라이버의 변형을 주파수 영역에서 나타내고 있습니다. 스피커는 뒷벽으로부터 임의의 지점에 떨어져 설치되어 있습니다. 예제는 BEM-FEM 혼합 접근법을 사용하였으며, Solid Mechanics, Shell; Pressure Acoustics, Frequency Domain, Pressure Acoustics, Boundary Elements 인터페이스를 연동하였습니다. 이 모델은 단일 물리 인터페이스들을 서로 연동하기 위해 여섯 가지 내장 multiphysics를 사용하였습니다.

전체 진동음향 해석 모델을 통한 스피커에서 방사되는 음압 레벨. 외기 음향은 새로운 Pressure Acrostics, Boundary Elements 를 사용하여 모델링 하였는데, FEM 인터페이스와 연동됩니다.

전체 진동음향 해석 모델을 통한 스피커에서 방사되는 음압 레벨. 외기 음향은 새로운 Pressure Acrostics, Boundary Elements 를 사용하여 모델링 하였는데, FEM 인터페이스와 연동됩니다.

Application Gallery link for example using the Pressure Acoustics, Boundary Elements interface:

Vibroacoustic Loudspeaker Simulation: Multiphysics with BEM-FEM

New Tutorial Model: Tonpilz Transducer Array for Sonar Systems

이 예제는 3*3 형태인 9개의 tonpilz 압전 변환기를 배열한 것입니다. 변환기들은 해면 아래에 있는 박스에 위치해 있으며, 3줄을 가로질러 위상 차이를 갖고 전압이 인가됩니다. 외부 음향영역은 Pressure Acoustics, Boundary Elements 인터페이스를 사용하여 모델링 하였는데, 이는 Acoustic-Structure Boundary Multiphysics 연동을 통해 구조 진동과 연동할 수 있습니다. 이것은 전체 시스템에 대한 복합 BEM-FEM 모델 설정입니다.

10kHz에서 압전 tonpiltz 변환기 배열에서 발생하는 음압

10kHz에서 압전 tonpiltz 변환기 배열에서 발생하는 음압

Application Gallery link for an example using the Pressure Acoustics, Boundary Elements interface:

Tonpilz Transducer Array for Sonar Systems

New Tutorial Model: Small Concert Hall Acoustics

이 모델은 Ray Acoustics 인터페이스를 사용하여 소형 콘서트홀의 음향을 해석한 것으로, 새로운 Impulse Response 결과 기능을 포함하고 있습니다. 모델 설정은 무지향 음원, 벽면조건, Receiver 데이터 설정, Impulse Response 결과 및 에너지 감소 곡선을 포함하고 있습니다. 결과는 간단한 잔향 시간 추정치와 비교되었습니다.

New Tutorial Model: Small Concert Hall Acoustics

이 모델은 Ray Acoustics 인터페이스를 사용하여 소형 콘서트홀의 음향을 해석한 것으로, 새로운 Impulse Response 결과 기능을 포함하고 있습니다. 모델 설정은 무지향 음원, 벽면조건, Receiver 데이터 설정, Impulse Response 결과 및 에너지 감소 곡선을 포함하고 있습니다. 결과는 간단한 잔향 시간 추정치와 비교되었습니다.

후처리에서의 수신 데이터 설정 및 Impulse Response plot을 사용한 소형 콘서트홀의 임펄스 응답 결과

후처리에서의 수신 데이터 설정 및 Impulse Response plot을 사용한 소형 콘서트홀의 임펄스 응답 결과

Application Gallery link:

Small Concert Hall Acoustics

New Tutorial Model: Submarine Scattering, Time-Domain Simulation and FFT

이 모델은 산란 영역과 국소 응답을 결정하기 위해 잠수함 선체에서 평면파의 산란을 분석한 것입니다. 이것은 Pressure Acoustics, Time Explicit 인터페이스를 사용하였는데, 시간영역에서 거대 음향 모델을 모델링 하는데 사용됩니다. 그리고 나서, FFT 해석이 사용되어 결과를 주파수 영역 결과로 변환하였고 산란영역은 Far-Field Calculation 기능을 통해 분석되었습니다.

700Hz의 평면 단파 배경 영역의 12주기를 해석한 후의 산란 음압. 잠수함의 전체 길이는 32m입니다.

700Hz의 평면 단파 배경 영역의 12주기를 해석한 후의 산란 음압. 잠수함의 전체 길이는 32m입니다.

Application Gallery link:

Submarine Scattering: Time-Domain Simulation and FFT

New Tutorial Model: Vibrating MEMS Micromirror with Viscous and Thermal Damping, Transient Behavior

마이크로 미러는 광학부품을 제어하기 위해 MEMS 장치에서 사용됩니다. 이 예제에서는, 진동 마이크로 미러가 공기에 둘러 쌓여 있고, 초기 짧은 시간 동안 구동하여 감쇠진동을 나타냅니다. 이는 시간영역에서 유동-구조 상호작용을 모델링 하고자 Thermoviscous Acoustics, Transient; Shell; Pressure Acoustics, Transient 인터페이스를 사용하였습니다. Thermoviscous Acoustics 인터페이스는 미러가 공기로 둘러 쌓인 것을 감안하여 점성 및 열감쇠에 대한 상세 부분을 모델링 할 수 있습니다.

주어진 특정 시간에서의 마이크로 미러의 변위 및 압력 분포. 미러의 과도 변위 응답을 그래프로 나타내었는데, 열 및 점성 손실에 기인한 감쇠진동을 나타냅니다.

주어진 특정 시간에서의 마이크로 미러의 변위 및 압력 분포. 미러의 과도 변위 응답을 그래프로 나타내었는데, 열 및 점성 손실에 기인한 감쇠진동을 나타냅니다.

Application Gallery link:

Vibrating Micromirror with Viscous and Thermal Damping: Transient Behavior

New Tutorial Model: Plane Wave Scattering off a 2D Axisymmetric Object, Plane Wave Expansion Approach

실린더 형상의 물체에서 산란되는 평면파 문제는 2차원 축대칭 배합의 사용을 제시하였습니다. 이것은 3차원 모델링 대비 해석시간 및 메모리 사용의 단축을 의미 합니다. 이 예제는 문제 해결을 위해 내장된 plane wave expansion 기능을 나타냅니다. 해석 및 후처리 단계 중 요구되는 스텝을 강조하였습니다.

평면파 분해를 통한 계산된 2차원 축대칭 형상의 산란 음향 영역

평면파 분해를 통한 계산된 2차원 축대칭 형상의 산란 음향 영역

Application Gallery link:

Plane Wave Scattering off a 2D Axisymmetric Object: Plane Wave Expansion Approach

New Tutorial Model: Acoustic Liner with a Grazing Background Flow

이 모델은 그레이징 흐름(grazing flow)이 있는 음향 라이너의 음향 특성을 계산하는 방법을 나타냅니다. 8개의 공명기로 구성된 라이너는 얇은 박판을 띄고 있으며, 배경 그레이징 흐름은 마하수 0.3입니다. 라이너 위의 음압 레벨을 해석하여 발간된 논문의 결과와 비교하였습니다. 모델은 우선 CFD Module에서 이용 가능한 SST 난류 모델을 이용하여 유동을 계산합니다. 음향은 Acoustics Module의 Linearized Navier-Stokes, Frequency Domain 인터페이스를 사용하였습니다.
이 모델의 해석을 위해 CFD Module이 필요합니다.

최초 라이너의 첫 4개의 공명기 위에 평면파의 전파로 나타나는 음향 속도 구배. 그림은 속도크기 및 속도 벡터를 화살표로 나타내었습니다. 라이너의 평면에 있는 홀 근방에서, 속도는 유동-음향 상호작용에 의해 발생합니다.

최초 라이너의 첫 4개의 공명기 위에 평면파의 전파로 나타나는 음향 속도 구배. 그림은 속도크기 및 속도 벡터를 화살표로 나타내었습니다. 라이너의 평면에 있는 홀 근방에서, 속도는 유동-음향 상호작용에 의해 발생합니다.

Application Gallery link:

Acoustic Liner with a Grazing Background Flow

New Tutorial Model: Coriolis Flow Meter

질량 유량계 또는 관성 유량계로 알려진 코리올리 유량계는 도파관을 통과하는 유체의 질량 유량을 측정하는데 사용됩니다. 이는 진동 튜브를 통한 유체의 관성이 튜브의 질량 유량에 비례하여 비틀림이 발생한다는 사실을 이용하였습니다. 일반적으로, 밀도와 체적 유량비는 이 장치를 통해 평가할 수 있습니다.

이 모델은 곡관 형상을 갖는 일반 코리올리 유량계의 해석방법을 나타내고 있습니다. 유체가 탄성 구조체를 통화할 때, 이는 덕트의 진동과 함께 변형을 갖는 상호작용을 나타냅니다. 덕트의 두 지점 간의 변형 위상차는 코리올리 효과에 의해 야기되며, 시스템을 통과하는 질량 유량비를 평가하는데 사용될 수 있습니다.

이 모델은 내장된 Multiphysics 연동을 사용하여 Linearized Navier-Stokes, Frequency Domain 인터페이스와 Solid Mechanics 인터페이스를 연동합니다. 배경 평균 흐름은 Turbulent Flow, SST 인터페이스를 사용하여 모델링 하였습니다. 이러한 방법을 통해, 유동-구조 연동(FSI)을 주파수 영역에서 효과적으로 모델링 할 수 있습니다.

세 가지 질량 유량비에 대한 코리올리 유량계의 움직임. 유량계는 구조의 고유진동수에서 작동합니다. 변형 진폭 및 위상은 가시화를 위해 과장되게 표현되었습니다. 유량비가 증가함에 따라, 상류와 하류 간의 위상 차이는 증가합니다.

세 가지 질량 유량비에 대한 코리올리 유량계의 움직임. 유량계는 구조의 고유진동수에서 작동합니다. 변형 진폭 및 위상은 가시화를 위해 과장되게 표현되었습니다. 유량비가 증가함에 따라, 상류와 하류 간의 위상 차이는 증가합니다.

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Coriolis Flow Meter: FSI Simulation in the Frequency Domain

New Tutorial Model: Dispersion Curves for a Fluid-Filled Elastic Pipe

탄성벽을 갖는 유체로 채워진 파이프에 대한 확산 곡선이 계산되었으며, 순수 탄성 및 음향 도파관에 대한 분석 결과와 비교하였습니다. 결과는 우수한 일치를 나타내고 있으며, 중저음 주파수대역에서 유체로 채워진 파이프의 다이나믹스에 대한 통찰력을 제공합니다.

유체로 채워진 파이프에서 4개의 상이한 연동된 진동음향 전파 모드

유체로 채워진 파이프에서 4개의 상이한 연동된 진동음향 전파 모드

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Dispersion Curves for a Fluid-Filled Elastic Pipe