介绍重要的建模概念,并展示相关应用案例

介绍重要的建模概念，并展示相关应用案例

COMSOL Multiphysics® 软件及其附加的“声学模块”提供了线性纳维-斯托克斯接口，支持详细模拟对流动和声学之间复杂的相互作用。现在，当系统的声学属性可以由湍流背景流场改变或决定时，您可以对系统进行稳健的仿真；例如汽车的排气系统。在本文中，我们将介绍重要的建模概念，并展示相关应用案例。

气动声学建模入门

稳态背景流场和声场之间复杂的相互作用可以使用“声学模块”中的线性纳维-斯托克斯物理场接口来模拟。此接口支持详细分析流体流动——可以同时是湍流和非等温流——是如何影响不同系统中的声场的。这包括当背景流场与声场发生相互作用时，以及当流场改变声场时发生的所有线性效应。线性纳维-斯托克斯接口不包含流致噪声源项。这些方程基本上求解的是一般形式CFD 方程的全线性扰动——质量、动量和能量守恒。

对于许多行业和应用领域，模拟与仿真背景流场对声场的具体影响具有重要意义。在汽车工业中，流经的流体会改变排气和进气系统的声学属性，例如，旁路背景流场的大小会影响消声器的传输损耗。在航空航天应用中，衬垫和穿孔板在系统引入流动时的声学性能是一个研究重点。子系统的具体声学属性（吸收、阻抗和反射系数）可以影响整个系统的性能，喷气发动机便是如此。

在消声器和衬垫的示例中，线性纳维-斯托克斯方程也可以捕获背景流场中的湍流所导致的声信号衰减。此外，这些模型中的背景流场通常属于非等温流动。

汽车应用的示例。上图显示了基于亥姆霍兹共振器的流场示例的结果。前侧的彩色表面图显示了声压级。后侧流线图显示了背景流场。

线性纳维-斯托克斯接口提供了一个与结构相互耦合的内置多物理场，因此我们能够在频域（或者线性化的时域中）中现成地设置流-固耦合（FSI）模型。在许多应用中，流动、声学和结构振动的相互作用都是重要的考虑因素。一个应用案例是科里奥利流量计的流量感测功能。总而言之，这些接口适用于分析结构在背景流场的流体载荷作用下的振动特性