高效計算穿孔板的聲學轉移阻抗

消音器等裝置中的孔眼可使部分聲音在消聲室間和管道內外傳播，從而達到消聲的效果。當模擬穿孔板時，我們可以繪製出每一個小孔並進行網格剖分，但這會增加求解模型所需的時間。一種更有效的辦法就是使用半透明邊界。在本文中，我們將討論幾種使用了半透明邊界的技術，並介紹一種可計算穿孔板轉移阻抗的方法。

用於表徵穿孔板的技術

舉個例子，假設您已經完成了消音器幾何模型的繪製。這一幾何模型十分簡單，僅由幾個表示管道的圓柱體和一個表示主消聲室的扁橢圓組成。在接下來的操作中，我們需要在管道的某些部位和分隔消聲室的擋板上打孔，並且孔的位置還應符合特定的要求。針對這一需求，我們可以採用陣列 工具，它能繪製任意大小的小孔集合。然而由此產生的問題是，對最終模型的網格剖分和求解需要耗費大量的時間，且內存佔用量也會很大。

消音器幾何模型的細節圖，包括由數千個小孔組成的穿孔區域。

您無需對此擔憂——我們有更好的解決方案。最簡便的方法是繪製多孔區域的等值線，並應用內部多孔板 條件。然後應用屬性（例如小孔直徑和穿孔板厚度），便可以獲得代表穿孔板的半透明表面。

在很多情況下，該方法的精確度可以滿足模擬要求。然而面對一些更為複雜的工程條件時，該精確度很可能無法滿足。例如，如果孔的尺寸非常小，且彼此之間距離非常接近，或者小孔形狀並非圓形，就很可能無法獲得可靠的結果。

穿孔操作現已被 穿孔板或 內部阻抗邊界條件替代，兩種方法都可以得到相同的消音器幾何模型。

內部阻抗 條件是比內部多孔板 條件更加通用的替代方案。藉助內部阻抗 條件，我們可以指定一個複數值轉移阻抗，該數值是穿孔板兩側的壓降與穿孔板中粒子的法向速度之間的比值。內部多孔板 條件是內部阻抗 條件的一個特殊預定義版本。阻抗值是由導入的測量數據或解析表達式得出的。如果我們無法測量出可靠的轉移阻抗數據，或沒有合適的解析表達式，則需要利用數值結果進行求解。下文便對此方法進行了介紹，它能有效簡化阻抗的數值模擬過程。

計算穿孔板的轉移阻抗

下圖為穿孔板的轉移阻抗教學模型中的穿孔板。該模型的原理非常簡單：我們向小孔發送一個平面波，然後根據產生的壓差和貫穿其中的平均速度，計算出轉移阻抗。

穿孔板幾何模型，其中的著色的模型域表示的是局部聲速場。

該示例模型利用了自身對稱性，僅使用了小孔的四分之一和孔距的一半。此案例中，小孔直徑為 1 mm，由於直徑過小，我們必須考慮熱粘性邊界層和損耗。為了引入這些因子，我們使用了熱聲 介面。

我們使用背景聲場 節點來發送平面波，該節點是壓力聲學 介面中的一個主要功能，最近被添加到了熱聲 介面中。利用介面中平面波 選項，可以根據速度和熱量衰減，發送與其壓力、速度及溫度分布一致的平面波。另外通過在模型域的上方和下方添加完美匹配層，可對模型進行上下的包圍。

如需獲得更多關於多孔消音器轉移阻抗的信息，請參閱熱聲阻抗模型。除了計算穿孔板的轉移阻抗外，該案例還演示了如何使用完整消音器模型的結果，並詳細總結和講解了本篇博客文章中提到的內容。

更多關於聲學模擬的資源

• 嘗試操作本文中的模型：穿孔板的轉移阻抗
• 閱讀熱粘性聲學系列博客，了解更多關於熱粘性聲學的理論及如何在 COMSOL Multiphysics 中模擬熱粘性聲學的信息
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經授權轉載自 http://cn.comsol.com/blogs/，原作者 Linus Andersson。

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