آموزش کامسول comsol رشته مهندسی شیمی

آموزش کامسول comsol رشته مهندسی شیمی استفاده از هورن آکوستیک برای افزایش دامنه صدا یکی از قدیمی‌ترین روش‌های تقویت صدا، استفاده از بوق آکوستیک است. یک نمونه کلاسیک گرامافون مکانیکی است. گرامافون که توسط توماس ادیسون در دهه 1870 اختراع شد، سیستمی است که از یک استوانه چوبی پیچیده شده با فویل (که بعداً از موم ساخته شد) ساخته شده است. یک سوزن؛ و یک شاخ در مقابل فویل یا دیافراگم فلزی قرار داده شده است.

با یک گرامافون، می‌توانید به سادگی با صحبت کردن در بوق، ضبط کنید، و لرزش باعث می‌شود که سوزن شیارهایی را روی فویل حک کند. همچنین می‌توانید با قرار دادن سوزن در ابتدای شیار و چرخاندن دسته دستگاه به ضبط گوش دهید. همانطور که سوزن در امتداد الگوی شیار حرکت می کند، ارتعاشاتی که ایجاد می کند توسط بوق تقویت می شود. این قابلیت‌ها الهام‌بخش مهندسان آکوستیک برای بهبود طراحی شدند و به زودی، سیلندرها با دیسک‌های ضبط تخت جایگزین شدند و از بوق‌های پیشرفته‌تر برای بهبود تقویت صدا استفاده شد.

امروزه بوق آکوستیک عنصر رایجی است که در بلندگوهای الکترودینامیکی یا برای سیگنال دهی در کشتی ها و قطارها استفاده می شود. در ابتدا، بلندگوهای بوق نمی توانستند صدا را خیلی دور تقویت کنند. با این حال، پس از ورود برق به تصویر، بلندگوهای بوق می‌توانستند سطوح پایینی از توان الکتریکی را به سطوح بالایی از صدا منتقل کنند که می‌تواند مکان‌های بزرگ را پر کند. به جای یک دیافراگم مکانیکی، یک بلندگوی الکتریکی از یک سیم پیچ متحرک الکترومغناطیسی و دیافراگم برای تولید صدایی استفاده می کند که از طریق یک بوق تقویت می شود. این بلندگوهای با راندمان بالا اغلب در سیستم های آدرس عمومی در پارک های باز یا استادیوم های ورزشی و همچنین در سیستم های هشدار با صدای بلند استفاده می شوند. برای سیگنال دهی با دامنه بالا، موتور الکترومغناطیسی اغلب با یک درایور هوای فشرده جایگزین می شود.

آموزش کامسول آموزش کامسول comsol رشته مهندسی شیمی

دلیل موثر بودن این بوق این است که شکل آن امکان افزایش سطح مقطع کنترل شده را فراهم می کند. این منجر به یک تطابق به اصطلاح امپدانس بین منبع صدا (یک بلندگو) و هوای اطراف می شود. ایده این است که یک بوق آکوستیک می تواند صدا را به طور موثر در یک محدوده فرکانس بزرگ منتشر کند. تابش کارآمد زمانی به دست می آید که فشار در فاز با سرعت ذره باشد که به سطح بزرگی در فرکانس های پایین تر نیاز دارد. بوق آکوستیک این اجازه را می دهد. صدا توسط یک منبع کوچک (در گلوی شاخ) تولید می شود اما توسط یک سطح بزرگ (دهانه شاخ) تابش می شود. خواص تطبیق امپدانس شاخ تضمین می کند که جلوی موج تابیده شده تا حد امکان کمتر تغییر می کند (از گلو به دهان) و فشار و سرعت ذرات را در فاز نگه می دارد. ساده ترین توصیف تک بعدی از آکوستیک هورن توسط معادله شاخ وبستر ارائه شده است. یکی از انواع رایج درایور بوق، بوق نمایی است که قابلیت تطبیق امپدانس خوبی دارد.

وقتی بوق‌های صوتی در دامنه‌های بسیار بالا رانده می‌شوند – همانطور که اغلب برای سیگنال‌دهی (برای کشتی‌ها یا قطارها) یا در سیستم‌های صوتی مورد استفاده برای مکان‌های کنسرت اتفاق می‌افتد – رفتار غیرخطی آکوستیک باید در نظر گرفته شود. به دلیل هندسه بوق، سطوح فشار صوتی بالا (SPLs) معمولاً در گلوی بوق قرار دارند. در حالی که انتشار غیرخطی در دامنه‌های پایین‌تر وجود دارد، تا زمانی که به دامنه‌های صوتی بالا نرسیده باشد، اثرات خود را نشان نمی‌دهد. بنابراین، در نظر گرفتن اثرات غیرخطی در شبیه سازی هنگام استفاده از یک بوق صوتی برای سیگنال دهی با دامنه بالا، مهم است.

به عنوان یک قانون کلی خوب برای کاربرد آکوستیک خطی، تا زمانی که فشار صوتی بسیار کوچکتر از (یعنی ) باشد، که در آن چگالی سیال (1.2 کیلوگرم بر متر مکعب برای هوا) و سرعت آن باشد، معتبر است. صدا (343 متر بر ثانیه برای هوا). این مقدار Pa برای هوا می دهد. با فرض اینکه “بسیار کوچکتر از” با ضریب 100 مطابقت دارد، آکوستیک خطی تقریباً تا SPL 154 دسی بل اعمال می شود.

آموزش comsol رشته مهندسی شیمی

مدل سازی آکوستیک با دامنه بالا با مدل Westervelt و آموزش کامسول comsol رشته مکانیک را بخوانید.

می‌توانید انتشار امواج صوتی غیرخطی تولید شده توسط یک بوق را با استفاده از ماژول Acoustics، که یک افزونه برای COMSOL Multiphysics است، مدل‌سازی کنید. شبیه سازی به شما امکان می دهد ببینید که چگونه شکل موج ورودی در گلوی شاخ بر شکل موج به عنوان خروجی در دهان تأثیر می گذارد. در این مثال بوق نمایی، مدل به گونه ای تنظیم شده است که یک ورودی هارمونیک در گلو در فرکانس 0 = 130 هرتز رانده شود. این یک موج صوتی با طیف فرکانس حاوی هارمونیک‌های 20، 30، 40 و غیره ایجاد می‌کند. مش مدل تا هارمونیک چهارم 40 حل می‌شود. شبیه‌سازی‌های آکوستیک غیرخطی نیازمند یک تحلیل گذرا غیرخطی کامل از سیستم هستند، زیرا فقط مدل‌های حوزه فرکانس. در حالت خطی اعمال می شود. در این مثال از آکوستیک فشار، رابط گذرا برای محاسبه گذرا فشار آکوستیک استفاده می شود، در حالی که مدل مواد اتلافی (رسانای حرارتی و چسبناک) و شرایط دامنه آکوستیک غیرخطی (Westervelt).