搜索机械，声学和电气系统之间的类比
2019-04-18 by:CAE仿真在线 来源:互联网
在低频率下,机械,声学和电气系统之间存在直接的类比。因此,机械系统问题可以转换成声学系统或电气系统问题,并通过解决声学问题或电气问题得到解决。由于这个类比关系,人们可以通过计算他们最熟悉的系统来自由选择解决问题的方式,因此理解机械,声学和电气系统之间的这种类比成为一项重要的知识。这种类比的假设是系统组件可以被认为是“集中”系统,忽略其本身行为。这对于低频来说通常是正确的,其波长与我们研究元素的物理单元尺寸相比足够大,所有元素可以认为是“质点”或者“集中”元素并且可以忽略其单元动态特性。例如,质量块可以认为是内部每个点都表现为刚体并等效为单个质量。在整个空间中,空腔内的压力被认为是均匀的等等。理论上,这种类型的系统被称为“集中”系统。
机械,声学和电气系统的控制方程非常相似,很自然地认为这些系统中存在类似的基本行为。这最终导致了这些系统之间的类比发现。
看一下众所周知的第二运动定律和机械系统
电学系统:
也可以得到声学系统公式:
可以很容易的发现如下类比关系:
机械阻抗与声阻抗之间的关系是:
这里,U称为体积速度=速度*面积(每单位时间的流量)
注意:除了上面的直接类比或有时称为阻抗类型的类比,有时还有另一种类比称为电导类型的类比,简要说明如下:
以这种方式重写机械系统的第二运动定律:
并与电气系统进行比较:
以及一个声学系统:
人们可以很容易地看到另一种类比也存在:
这被称为电导式类比。电导类比只是看待同一系统的另一种方式。用户可以判断使用哪种类比。这两种类比都应该产生完全相同的结果。由于大多数读者更熟悉传统阻抗类型的类比,并且这两个类比在解决问题方面是等效的,因此我们仅在此处理阻抗类型的类比。
基本类比表:
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