BADANIA SYMULACYJNE ROZKŁADU CIŚNIENIA AKUSTYCZNEGO W OBIEKTACH O RÓŻNEJ SKALI

Transkrypt

1 BADANIA SYMULACYJNE ROZKŁADU CIŚNIENIA AKUSTYCZNEGO W OBIEKTACH O RÓŻNEJ SKALI A. Kabała (1), J. Smardzewski (2) 1) Politechnika Poznańska 2) Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu Rura impedancyjna 0.1 x 0.3 m Pomieszczenie ok. 50 m 3 Pasywne akustycznie materiały do produkcji mebli NCBiR I Konkursu PBS Umowa numer PBS1/A5/4/2012

2 PASYWNE AKUSTYCZNIE MATERIAŁY DO PRODUKCJI MEBLI NCBiR I Konkursu PBS Umowa numer PBS1/A5/4/2012 KATEDRA MEBLARSTWA UP w Poznaniu AGH Kraków MES - PCSS Badania eksperymentalne Badania eksperymentalne Reef (inula) ABAQUS v.6.13 (v.6.9)

3 KATEDRA MEBLARSTWA UP w Poznaniu Próbki materiałów AGH Kraków Wymiary próbek Właściwości materiałów Impedancje powierzchniowe Z = R + j I Badania symulacyjne MES - PCSS Badania eksperymentalne RURA IMPEDANCYJNA PN-EN ISO Określenie znormalizowanej impedancji z materiału PN-EN ISO Reef (inula) ABAQUS v 6.13 (v 6.9)

4 RURA IMPEDANCYJNA

5 Rura Kundta Rura impedancyjna AGH PN-EN ISO Metoda wykorzystująca współczynnik fal stojących PN-EN ISO Metoda funkcji przejścia Fala stojąca

6 RURA IMPEDANCYJNA SYMULACJE BADANIA PRÓBEK JEDNORODNYCH

7 SYMULACJE BADANIA PRÓBEK JEDNORODNYCH Model dyskretny rury impedancyjnej Osiowo symetryczny model dyskretny rury impedancyjnej wielkość oczka siatki 5 mm Liczba elementów ACAX8: podział długości rury (0.3 m) na 60 elementów Analizowane częstotliwości wymuszenia: 500 Hz, 1000 Hz

8 SYMULACJE BADANIA PRÓBEK JEDNORODNYCH PN-EN ISO Metoda wykorzystująca współczynnik fal stojących

9 SYMULACJE BADANIA PRÓBEK JEDNORODNYCH zagęszczenie siatki MES Osiowo symetryczny model dyskretny (długość 300 mm) wycinka rury impedancyjnej wielkość oczka siatki: 0.05 mm (poprzedni wymiar oczka 5 mm) liczba węzłów: liczba elementów ACAX8: podział długości rury (0.3 m) na 6000 elementów Dla temperatury 20 [ o C] i ciśnienia [N/m 2 ] przyjęto: gęstość powietrza (Density) ρ f = 1.2 [kg/m 3 ] współczynnik sprężystości objętościowej (Bulk Modulus) K f = [N/m 2 ] Harmoniczne wymuszenie powierzchni końca rury impedancyjnej ciśnieniem akustycznym p = 1 [Pa] Analizowane częstotliwości wymuszenia: 500 Hz, 1000 Hz, 2000 Hz Zamknięcie objętości powietrza (drugi koniec rury impedancyjnej) powierzchnią próbki, określono przy pomocy akustycznej impedancji powierzchniowej Z dla badanych próbek Przy badaniu próbek wprowadzono określoną doświadczalnie w AGH akustyczną impedancję powierzchniową Z dla badanych częstotliwości wymuszenia: 500 Hz Z = j [Ns/m 3 ] 1000 Hz Z = j [Ns/m 3 ]

10 SYMULACJE BADANIA PRÓBEK JEDNORODNYCH Próbka FILCS4 rozkład ciśnienia akustycznego moduł (Magnitude) wzdłuż osi rury w słupie powietrza; stan ustalony przy częstotliwości wymuszenia 500 Hz, 1000 Hz i 2000 Hz Porównanie rozkładu ciśnienia akustycznego moduł (Magnitude) wzdłuż osi rury w słupie powietrza; stan ustalony przy częstotliwości wymuszenia 1000 Hz

11 RURA IMPEDANCYJNA SYMULACJE BADANIA PRÓBEK NIEJEDNORODNYCH

12 SYMULACJE BADANIA PRÓBEK NIEJEDNORODNYCH PROBKA_00_00 PROBKA_01_00 PROBKA_02_0A PROBKA_03_00 PROBKA_04_0A PROBKA_04_0B

13 Labirynt kanałów powietrza w płycie o wymiarach: 0.2 x 0.2 x [m] Oznaczenie wycinka analizowanej objętości powietrza ograniczonej płaszczyznami symetrii w kanałach Model dyskretny PRÓBKA_ 02_0B liczba węzłów liczba elementów Labirynt wycinka kanałów powietrza w płycie 02_0B połączonych z badaną objętością powietrza

14 PRÓBKA_01_00 Oznaczenie powierzchni z impedancją powierzchniową Z=R+jI Oznaczenie powierzchni z impedancją Sklejka T8 Z T8 Oznaczenie powierzchni z impedancją Sosna Z S Elements

15 PROBKA_01_00 acoustic pressure (Pa) 2000 Hz

16 PROBKA_01_00 acoustic pressure (Pa) 2000 Hz

17 PROBKA_01_00 acoustic pressure (Pa) 2000 Hz

18 PROBKA_01_00 acoustic pressure (Pa) PROBKA_01_00 oś otworu PROBKA_01_00 obwód dna

19 PROBKA_01_00 acoustic pressure (Pa) COMPLEX 2000 Hz

20 PROBKA_01_00 współczynniki odbicia & współczynniki pochłaniania określone na podstawie symulacji MES Abaqus (reef) PN-EN ISO Metoda wykorzystująca współczynnik fal stojących r - wsp.odb. alfa - wsp.pochł. file p max p min p max / p min RKpr_01_00_sosna_T8_tie_ Hz 2, , , , , pr_01_00_sosna_t8 500 Hz 1, , , , , RKpr_01_00_sosna_T8_tie_ Hz 1, , , , , pr_01_00_sosna_t Hz 1, , , , , RKpr_01_00_sosna_T8_tie_ Hz 1, , , , , pr_01_00_sosna_t Hz 1, , , , ,

21 POMIESZCZENIE objętość ok. 50 m 3 DRGANIA WŁASNE OBJĘTOŚCI POWIETRZA ODPOWIEDŹ NA WYMUSZENIE

22 POMIESZCZENIE objętość ok. 50 m 3

23 Pomieszczenie 50 m 3 POWIERZCHNIE MEBLI POSIADAJĄCE IMPEDANCJĘ POWIERZCHNIOWĄ Z = R + j I

24 DRGANIA WŁASNE OBJĘTOŚCI POWIETRZA W POMIESZCZENIU 50 m 3 * FREQUENCY

25 Pomieszczenie puste M Hz DRGANIA WŁASNE objętości powietrza Pomieszczenie z meblami M Hz M Hz M Hz M Hz M Hz

26 Pomieszczenie puste M Hz M Hz D R G A N I A W Ł A S N E Pomieszczenie z meblami M Hz M Hz

27 Pomieszczenie 50 m 3 Badane przypadki: Pomieszczenie puste Pomieszczenie 1 ściana z płytą NH Pomieszczenie 1 ściana z płytą WH Pomieszczenie z meblami Wymuszenie w głośniku A0 Odpowiedź w mikrofonie mic.1

28 Rodzaj materiału NH WH Pomieszczenie 50 m 3 Wymuszenie w głośniku A0 Odpowiedź w mikrofonie mic.1 Real / Częstotliwość [Hz] Imaginery R I R I

29 Pomieszczenie 50 m 3 Czas pogłosu T 60 wyznaczony po przetworzeniu wyników symulacji numerycznej (Abaqus) Czas pogłosu T 60 wyznaczano na drodze wtórnego cyfrowego przetwarzania sygnału ciśnienia akustycznego p(t) eksportowanego z systemu ABAQUS w postaci dyskretnego szeregu czasowego. Postprocessing realizowany był z wykorzystaniem aplikacji autorstwa R. Barczewskiego wykonanej w środowisku DASYLab

30 Podziękowanie za uwagę