基于Comsol的超声声速测量及应用实验的模拟SIMULATION OF ULTRASONIC SOUND VELOCITY MEASUREMENT AND APPLICATION EXPERIMENT BASED ON COMSOL
宋开兰,占建涛,连虹,贾建峰,梁秋霞,史新伟,陈永生
摘要(Abstract):
超声波因其无创、无辐射、实时、成本相对较低且操作简便等优点,现已成为现代临床医学中不可或缺的工具,从常规健康体检到复杂疾病的诊断和治疗,都发挥着至关重要的作用。在超声声速测量及应用实验中,由于超声波传输,以及其与介质作用过程的不可视性,因此实验教学效果欠佳,学生难以建立直观的物理图像和理解抽象概念。本文针对实验教学中存在的这些难点,借助Comsol软件对实验内容开展了模拟研究。结果表明,模拟仿真结果与实验结果具有良好的吻合度,且通过可视化的声压分布图,清晰再现了超声波在不同介质中的传播过程及界面作用机制,这不仅有助于提升学生对实验过程与原理的理解深度和应用能力,还能有效激发学生的实验探究兴趣,也为模拟仿真和实验教学的有机结合提供了有益的参考。
关键词(KeyWords): 超声波;Comsol;声速;脏器测量;无损探伤
基金项目(Foundation): 河南省高等教育教学改革研究与实践项目(2024SJGLX0238);; 河南省自然科学基金面上项目(252300420359);; 郑州大学课程思政教育教学改革示范课程(2025ZZUKCSZ023);郑州大学教育教学改革研究与实践项目(2025ZZUJGXM059)
作者(Author): 宋开兰,占建涛,连虹,贾建峰,梁秋霞,史新伟,陈永生
DOI: 10.27024/j.wlygc.2025.08.11.01
参考文献(References):
- [1] 刘旭东,庄楚君,莫忠.“新医科”背景下医用物理课程教学改革与实践[J].物理通报,2024(10):2-4.LIU X D,ZHUANG C J,MO Z.Reform and practice on medical physics under the back ground of new medicine[J].Physics Bulletin,2024(10):2-4.(in Chinese)
- [2] 吴芳,乔庆鹏.虚拟仿真技术在大学物理实验教学中的应用[J].河南财政金融学院学报(自然科学版),2024,3(4):61-64.WU F,QIAO Q P.Preliminary research on application of virtual simulation technology in college physics experiment teaching[J].Journal of Henan Finance University (Natural Science Edition) 2024,3(4):61-64.(in Chinese)
- [3] 张永梅,张卫纯,杨雁南.光学课程项目式教学探索与实践[J].物理与工程,2025,35(2):90-93.ZHANG Y M,ZHANG W C,YANG Y N.Exploration and practice of project-based teaching in optics course[J].Physics and Engineering,2025,35(2):90-93.(in Chinese)
- [4] 陈永生,史新伟.光电效应过程中光电子运动轨迹的模拟[J].大学物理实验,2023,36(5):86-89.CHEN Y S,SHI X W.The simulation of photoelectron motion trajectory in photoelectric effect[J].Physical Experiment of College,2023,36(5):86-89.(in Chinese)
- [5] 齐丽晶,刘文彦.大学物理实验虚拟仿真实验探索与实践[J].大学物理实验,2023,36(4):130-133.QI L J,LIU W Y.Exploration and practice of virtual simulation experiment in college physics experiment[J].Physical Experiment of College,2023,36(4):130-133.(in Chinese)
- [6] 霍伟刚,宋心美,代佳顺.基于COMSOL的超声波传输与探伤仿真[J].大学物理实验,2025,38(3):88-93.HUO W G,SONG X M,DAI J S.Simulation of ultrasonic propagation and flaw detection based on COMSOL[J].Physical Experiment of College,2025,38(3):88-93.(in Chinese)
- [7] 杨海聪,袁浩,王浩宇,等.基于COMSOL超声模拟仿真检测管道裂纹缺陷的研究[J].石化技术,2024,31(11):112-114.YANG H C,YUAN H,WANG H Y,et al.Research on detection of pipeline crack defects based on COMSOL ultrasonic simulation[J].Petrochemical Industry Technology,2024,31(11):112-114.(in Chinese)
- [8] 刘升虎,魏一,王建志.基于COMSOL的剪切速率对超声波流量测量影响分析[J].石油化工应用,2024,43(2):33-37.LIU S H,WEI Y,WANG J Z.COMSOL-based analysis of the effect of shear rate on ultrasonic flow measurement[J].Petrochemical Industry Application,2024,43(2):33-37.(in Chinese)