
Comsol声学仿真模块:涵盖压力声学、热黏性声学、几何声学、气动声学及超声波的声
电模块研究
当工程师遇到声学仿真需求时,COMSOL就像瑞士军刀般的存在。上周帮医疗器械团队调试超声换能
器,在声-结构耦合环节发现个有趣现象:换能器表面振动引发的声场竟然在培养液中形成了漩涡流动。这
让我决定带大家实操几个典型场景。
先看压力声学模块,最适合基础声场建模。比如建立直径5mm的超声换能器模型,用频域研究最省事
:
```python
model = Model()
model.modelNode.create("mod1")
model.geom.create("geom1", 3)
model.geom("geom1").create("cyl1", "Cylinder") # 换能器几何
physics.create("PressureAcoustics", "PressureAcousticsFrequency", "geom1")
physics.feature("paf1").set("Phase", "0") # 零相位边界
```
关键在材料属性设置,特别是声速和密度参数对驻波分布影响显著。记得在求解器设置中开启自动
网格细化,否则高频计算容易发散。
遇到微流体芯片中的声流驱动问题,就得搬出热黏性声学模块。这里需要多物理场耦合,典型的Lam
b波器件建模代码:
```python
model.physics.create("HeatTransfer", "HeatTransferInFluids", "geom1")
model.physics.create("NS", "SinglePhaseFlow", "geom1")
model.physics.create("AcSt", "AcousticStructure", "geom1") # 声固耦合接口
coupling = model.physics.create("Multiphysics", 1)
coupling.feature("mfnc1").set("PhysicsControlled", ["AcSt", "NS"])
```
这种耦合计算要注意时间步长设置,声学振动和流体运动的时间尺度差异可能达到三个数量级。建
议先用准静态近似试算,再逐步放开约束。
最近在做的声镊项目用到了几何声学模块。处理毫米级液滴中的微粒捕获时,射线追踪法比全波仿
真快十倍不止:
```python