高效计算穿孔板的声学转移阻抗

消音器等装置中的孔眼可使部分声音在消声室间和管道内外传播，从而达到消声的效果。当模拟穿孔板时，我们可以绘制出每一个小孔并进行网格剖分，但这会增加求解模型所需的时间。一种更有效的办法就是使用半透明边界。在本文中，我们将讨论几种使用了半透明边界的技术，并介绍一种可计算穿孔板转移阻抗的方法。

用于表征穿孔板的技术

举个例子，假设您已经完成了消音器几何模型的绘制。这一几何模型十分简单，仅由几个表示管道的圆柱体和一个表示主消声室的扁椭圆组成。在接下来的操作中，我们需要在管道的某些部位和分隔消声室的挡板上打孔，并且孔的位置还应符合特定的要求。针对这一需求，我们可以采用阵列工具，它能绘制任意大小的小孔集合。然而由此产生的问题是，对最终模型的网格剖分和求解需要耗费大量的时间，且内存占用量也会很大。

消音器几何模型的细节图，包括由数千个小孔组成的穿孔区域。

您无需对此担忧——我们有更好的解决方案。最简便的方法是绘制多孔区域的等值线，并应用内部多孔板条件。然后应用属性（例如小孔直径和穿孔板厚度），便可以获得代表穿孔板的半透明表面。

在很多情况下，该方法的精确度可以满足仿真要求。然而面对一些更为复杂的工程条件时，该精确度很可能无法满足。例如，如果孔的尺寸非常小，且彼此之间距离非常接近，或者小孔形状并非圆形，就很可能无法获得可靠的结果。

穿孔操作现已被穿孔板或内部阻抗边界条件替代，两种方法都可以得到相同的消音器几何模型。

内部阻抗条件是比内部多孔板条件更加通用的替代方案。借助内部阻抗条件，我们可以指定一个复数值转移阻抗，该数值是穿孔板两侧的压降与穿孔板中粒子的法向速度之间的比值。内部多孔板条件是内部阻抗条件的一个特殊预定义版本。阻抗值是由导入的测量数据或解析表达式得出的。如果我们无法测量出可靠的转移阻抗数据，或没有合适的解析表达式，则需要利用数值结果进行求解。下文便对此方法进行了介绍，它能有效简化阻抗的数值模拟过程。

计算穿孔板的转移阻抗

下图为穿孔板的转移阻抗教学模型中的穿孔板。该模型的原理非常简单：我们向小孔发送一个平面波，然后根据产生的压差和贯穿其中的平均速度，计算出转移阻抗。

穿孔板几何模型，其中的着色的模型域表示的是局部声速场。

该示例模型利用了自身对称性，仅使用了小孔的四分之一和孔距的一半。此案例中，小孔直径为 1 mm，由于直径过小，我们必须考虑热粘性边界层和损耗。为了引入这些因子，我们使用了热声接口。

我们使用背景声场节点来发送平面波，该节点是压力声学接口中的一个主要功能，最近被添加到了热声接口中。利用接口中平面波选项，可以根据速度和热量衰减，发送与其压力、速度及温度分布一致的平面波。另外通过在模型域的上方和下方添加完美匹配层，可对模型进行上下的包围。

如需获得更多关于多孔消音器转移阻抗的信息，请参阅热声阻抗模型。除了计算穿孔板的转移阻抗外，该案例还演示了如何使用完整消音器模型的结果，并详细总结和讲解了本篇博客文章中提到的内容。

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