01
—
背景
之前有介绍过一些优化的功能以及在扬声器的应用
Comsol优化功能简介
扬声器设计中声学元件的数值优化策略
磁路拓扑优化
【扬声器仿真高阶应用】扬声器盆架设计的拓扑优化
一般而言,优化可以分成三大类:
拓扑优化
形状优化
参数优化
以扬声器盆架设计优化应用为例:
首先根据尺寸定义好整体外形尺寸和厚度,通过拓扑优化挖孔
然后使用形状优化进行加强筋设计
再通过参数优化确定方便加工的细节
磁路/结构/声场/热场等都可以使用类似方法和思路进行优化。根据经验使用常规手动调整设计的方法未必能很快找到最优解。所以做仿真的朋友,熟悉一些优化的手段是很有必要的。
下述内容主要基于René Christensen博士最近在Comsol欧洲2020年会上的报告“Shape and Topology Optimization of Loudspeaker Drivers”。主要讨论的是拓扑优化和形状优化在扬声器设计上的应用。
02
—
René Christensen博士
下述内容主要基于René Christensen博士最近在Comsol欧洲2020年会上的报告“Shape and Topology Optimization of Loudspeaker Drivers”。主要讨论的是拓扑优化和形状优化在扬声器设计上的应用。
这个是他的个人博客,记录了不少声学相关的研究。点击文章底部左下角“阅读原文”即可跳转。
03
—
压缩高音相位塞的声学形状优化
初始轴对称压缩高音相位塞的几何形状,其形状优化边界为蓝色,见下图。
优化后的几何形状,以及16kHz下1/4截面的声压分布情况
初始状态,和优化后相位塞管道的频率响应。可以优化后的设计看到有效抑制了一些谐振的模态。
04
—
低音扬声器音盆的振动声学耦合形状优化
由于音盆的边界也是空气的声学边界,进行形状优化时计算比较复杂。所以采用的是通过增加空气负载质量,以及瑞利积分来计算远场声压级。
当然瑞利积分是假设是平面膜片,以及无限大障板的情况,与实际情况会有一定的偏差。但误差一般而言不会特别明显,且频率响应的趋势应该是一致的。当然也可以直接声固耦合求解,只是计算量会大很多。
下图中红色是初始的音盆轮廓,灰色是优化后的音盆轮廓。
使用瑞利积分计算的1m轴线处的优化前后频率响应曲线。在较高频率段声压级提升。
当然这个研究也是存在局限的:
只考虑了轴向响应,没有考虑离轴响应,即指向性的影响,评估不够全面。
优化后的音盆锥体不具有恒定厚度,制造可能会存在困难。
但是还是对设计有较大帮助,指明了方向。可以再进一步进行参数优化以确定可工程化的细节设计。
05
—
低音扬声器磁路的形状优化
参考的是Comsol官方自带的磁路拓扑优化案例,改为使用形状优化。
磁路拓扑优化
红色是准备进行形状优化的边界。
优化后的T铁底部形状
06
—
低音扬声器盆架的拓扑优化和形状优化
拓扑优化:盆架去掉50%的初始物料,在轻量化以及透气前提下,使得刚度尽量大。
形状优化:肋条形状有了一些变化。红色是优化前局部厚度,绿色是优化后局部厚度。
不过图中可能看得不太显性。筋条设计也不太符合经验。模型可能还需要进一步调试。
可以参看我之前做的。
【扬声器仿真高阶应用】扬声器盆架设计的拓扑优化
同样也需要进一步进行参数优化才能真正用于实际产品的生产。
07
—
低音扬声器导热的拓扑优化
输入到扬声器的电能,除了部分转换为声能之外,大部分都变成了热能,造成温度上升。
温度提升会造成热压缩,降低输出的声压级,以及改变导磁、折环/弹波的弹性等,从而TS参数也会有所变化。
下图是针对散热器的拓扑优化的温度分布情况
08
—
高音扬声器的声学拓扑优化
高音相位塞的设计是直接通过声学拓扑优化得到,如下图灰色部件所示
优化前后的频率响应对比,高频更平坦,且输出声压级更大。
09
—
说明
优化目前还不能完全取代理论和经验设计,但能对设计方向作出合适的指导,值得深入研究。或许能探索出一些常规手段不那么容易找到的解决方案。
PHP网站源码木棉湾网站推广坑梓网站制作设计布吉网站优化按天扣费同乐网站建设布吉网站推广福田设计公司网站同乐企业网站建设荷坳网站搭建沙井网站设计南山高端网站设计西乡SEO按天扣费荷坳关键词按天收费永湖网站改版惠州seo网站推广南联SEO按天计费丹竹头外贸网站建设大运营销网站福田阿里店铺托管平湖网站关键词优化大运seo网站推广深圳网站改版木棉湾如何制作网站广州网站优化按天收费永湖seo排名塘坑模板网站建设民治网站搭建福田SEO按效果付费福田关键词排名双龙网络营销大浪seo歼20紧急升空逼退外机英媒称团队夜以继日筹划王妃复出草木蔓发 春山在望成都发生巨响 当地回应60岁老人炒菠菜未焯水致肾病恶化男子涉嫌走私被判11年却一天牢没坐劳斯莱斯右转逼停直行车网传落水者说“没让你救”系谣言广东通报13岁男孩性侵女童不予立案贵州小伙回应在美国卖三蹦子火了淀粉肠小王子日销售额涨超10倍有个姐真把千机伞做出来了近3万元金手镯仅含足金十克呼北高速交通事故已致14人死亡杨洋拄拐现身医院国产伟哥去年销售近13亿男子给前妻转账 现任妻子起诉要回新基金只募集到26元还是员工自购男孩疑遭霸凌 家长讨说法被踢出群充个话费竟沦为间接洗钱工具新的一天从800个哈欠开始单亲妈妈陷入热恋 14岁儿子报警#春分立蛋大挑战#中国投资客涌入日本东京买房两大学生合买彩票中奖一人不认账新加坡主帅:唯一目标击败中国队月嫂回应掌掴婴儿是在赶虫子19岁小伙救下5人后溺亡 多方发声清明节放假3天调休1天张家界的山上“长”满了韩国人?开封王婆为何火了主播靠辱骂母亲走红被批捕封号代拍被何赛飞拿着魔杖追着打阿根廷将发行1万与2万面值的纸币库克现身上海为江西彩礼“减负”的“试婚人”因自嘲式简历走红的教授更新简介殡仪馆花卉高于市场价3倍还重复用网友称在豆瓣酱里吃出老鼠头315晚会后胖东来又人满为患了网友建议重庆地铁不准乘客携带菜筐特朗普谈“凯特王妃P图照”罗斯否认插足凯特王妃婚姻青海通报栏杆断裂小学生跌落住进ICU恒大被罚41.75亿到底怎么缴湖南一县政协主席疑涉刑案被控制茶百道就改标签日期致歉王树国3次鞠躬告别西交大师生张立群任西安交通大学校长杨倩无缘巴黎奥运