در این مطلب شبیه سازی FSI با انجام شبیه سازی کامسول را مورد بررسی قرار می دهیم.

عایق صدا قسمت مهمی از تجهزات یک ساختمان است. شنیدن فعالیت همسایگان به دلیل دیوارهای نازک یکی از شکایات معمول ساکنان آپارتمان و خوابگاه است و ساکنان ساکن نزدیک بزرگراه ها یا فرودگاه ها نمی خواهند صدای منظم ترافیک ماشین یا هوا را بشنوند. بنابراین ، هنگام ساخت ساختمان ها ، محاسبه افت انتقال صدا از طریق اجزای ساختمان مهم است.

شبیه سازی FSI با کامسول درافت انتقال صدا (STL) از طریق یک ساختمان نسبت لگاریتمی بین کل قدرت نویز روی سازه (Pin) نسبت به کل توان انتقال یافته (Ptr) است.

برای اندازه گیری مستقیم و غیرمستقیم میزان نویز و توان انتقال یافته چندین استاندارد برای اندازه گیری STL وجود دارد. به طور معمول ، یک روش استفاده می شود. این روش دارای دو پیکربندی مشترک است:

• یک اتاق طنین انداز در سمت منبع و سمت گیرنده (طنین انداز-طنین انداز)
• یک اتاق طنین انداز در طرف منبع و یک اتاق با فرض طول بی نهایت در سمت گیرنده (طنین انداز-غیرخودی)

شبیه سازی FSI با کامسول یکی از چالش هایی که در این تنظیمات وجود دارد این است که اتاق به وضوح بر پس زمینه صوتی تأثیر می گذارد. در فرکانس های پایین ، زیر فرکانس شرودر ، رفتار معیار اتاق مهم است ، بنابراین تولید یک میدان صوتی آکوستیک را غیرممکن می کند. دستیابی به یک میدان آکوستیک کاملا دشوار است ، بنابراین اندازه گیری ها اغلب با چندین تغییر در تنظیمات تکرار می شوند و نتایج به طور متوسط ​​حاصل می شوند.

انجام پروژه FSI انجام شبیه سازی COMSOL مدل سازی هر دو منبع و گیرنده ها در یک شبیه سازی STL از نظر محاسباتی بسیار پیچیده است. در عوض ، الگوی مورد بحث در اینجا فرضیات خاصی را ارائه می دهد. اول از همه ، سمت منبع نمونه آزمایش (یک دیوار بتونی) شامل یک میدان آکوستیک ایده آل است ، و طرف گیرنده شامل یک خنثی کننده ایده آل است. از رویکرد استفاده شده در مدل ، می توانیم یک STL ایده آل و مستقل از آزمایش را استخراج کنیم. دوم ، فرض بر این است که نمونه آزمایش تأثیر کمی در زمینه صدا در سمت منبع دارد. این امر در مورد سازه های نسبتاً سفت با خاصیت جذب صوتی کم به هر حال و به طور کلی برای سازه هایی که STL بالایی دارند (در این مدل بالای 40 دسی بل است) صادق است.

شبیه سازی FSI با کامسول تنظیمات مدل ، که در زیر نشان داده شده است ، شامل یک میدان پراکندگی ایده آل در سمت منبع و یک خنثی کننده در سمت گیرنده است. از طرف منبع ، میدان (و بازتاب های آن) مدل سازی نمی شود بلکه به سادگی به عنوان بار روی سازه اعمال می شود. میدان به عنوان مجموع امواج صفحه با جهت تصادفی و فاز تصادفی تعریف می شود. به علاوه امواج منعکس شده مربوطه در این مدل به دلیل بازتاب نیاز به جمع شدن فشار روی دیوار دارد. از جواب های اولیه تصادفی مختلف برای همه عملکردهای تصادفی در معادلات آکوستیک استفاده می شود. شبیه سازی FSI در سمت گیرنده ، از یک دامنه کوتاه شده با لایه های کاملاً همسان (PML) به عنوان خنثی کننده استفاده می شود. ماهیت آماری یک میدان منتشرشده نشان می دهد که مدل باید چندین بار با جواب های اولیه تصادفی متفاوت اجرا شود. این امر به ویژه در فرکانس های بالاتر مهم است. با این حال ، این مرحله در مدل Sound Transmission Loss through a Window  نشان داده شده است. نتایج پس از اجرای مدل دیوار بتنی با مرحله اضافی ، با استفاده از چندین جواب تصادفی ، در زیر در نتایج نشان داده شده است.

انجام پروژه کامسول و آموزش کامسول

افت انتقال صدا (STL) از طریق دیواره بتن به عنوان تابعی از فرکانس در تصویر زیر نشان داده شده است. در نمودار ، منحنی آبی نتیجه شبیه سازی است (با یک تنظیم میدان آکوستیک منتشر شده). درمنحنی آبی از نتایج حاصل از معادلات FSI استفاده شده (مجموع تعداد محدودی از امواج) برای مدل سازی میدان انتشار استفاده می شود. یک تغییر کوچک در میدان انتشار ، مانند نتایج آزمایش فیزیکی ، ممکن است نتایج (منحنی آبی) را تغییر دهد. نوارهای سبز مقادیر میانگین باند اکتاو را نشان می دهند. منحنی قرمز نتایج اندازه گیری معمولی را برای یک ساختار مشابه نشان می دهد.

آموزش comsol منحنی شبیه سازی شده آبی ویژگی های معمول پیش بینی STL را نشان می دهد. دو افت بین 100 هرتز و 200 هرتز نشان دهنده دو حالت مکانیکی اول ساختار است (f11 = 113 هرتز و f12 = 170 هرتز). در این فرکانس ها ، STL کم است و عایق صدا ضعیف است. در زیر تشدیدهای مکانیکی ، STL  کنترل سختی می کند و بستگی زیادی به شرایط مرزی اعمال شده در ساختار دارد. بالای رزونانس ها ، منحنی به اصطلاح قانون جرم را با 6 دسی بل در هر اکتاو افزایش در STL دنبال می کند.

در تصویر بعدی ، مدل آموزش با 15 جواب اولیه تصادفی برای میدان پراکنده (منحنی های نقطه ای) اجرا شده است. میانگین 15 اجرا با آبی نشان داده شده است و منحنی قرمز نیز نتایج معمول اندازه گیری را نشان می دهد. همانطور که در بالا بحث شد ، نتایج نشان داده شده در اینجا نشان دهنده گسترش مدل آموزش موجود است.

نکات مرتبط: انجام پروژه با نرم افزار کامسول