音響モジュール

新しいアプリ:小規模コンサートホールアナライザ

このアプリケーションは、音線音響インタフェースを使って小規模コンサートホールの音響を分析します。このアプリにより無指向性音源、壁吸収パラメータ、遮音の特性、インパルス応答を測定するマイクロフォンの位置を定義できます。結果には、任意のフーリエ成分についてフィルターされたエネルギーインパルス応答を含みます。概念的には、このアプリは、クラシック音楽、ジャズ、詩の朗読などで、所定の使用タイプのために任意のコンサートホールを最適化するのに利用できます。アプリを実行してから、目的の音響を得るために吸収パネルを外すか、材料を変えることができます。

コンサートホールについて、任意の無指向性音源、マイクロフォンの位置、壁吸収パラメータ、遮音の特性に対するインパルス応答をシミュレートするアプリのスクリーンショット。 コンサートホールについて、任意の無指向性音源、マイクロフォンの位置、壁吸収パラメータ、遮音の特性に対するインパルス応答をシミュレートするアプリのスクリーンショット。

コンサートホールについて、任意の無指向性音源、マイクロフォンの位置、壁吸収パラメータ、遮音の特性に対するインパルス応答をシミュレートするアプリのスクリーンショット。

圧力音響、周波数領域におけるインピーダンス境界条件

複数の定義済みインピーダンス境界条件が、圧力音響、周波数領域インタフェースに追加されました。それぞれは、境界での特定の音響挙動をモデル化するために使われます。潜在的ケースには、多孔質層に関連する損失、単純な機械的システム (損失、コンプライアンス、質量の組み合わせによって近似されます)、導波管の開口部での挙動または人間の耳の様々な部位の音響のモデル化などがあります。具体的には、耳インピーダンスと皮膚インピーダンスのモデルはヘッドホン、補聴器、ヘッドセット、その他モバイルデバイスを開発、シミュレートするときに現実的な音響負荷を加えるツールをエンジニアに提供します。

インピーダンス境界条件は、様々なオプションを持つ複数のカテゴリーに分けられます:ユーザー定義、RCL、生理学、導波管端インピーダンス、多孔質層、および特性固有インピーダンス。調査された周波数によっては、インピーダンス条件が真の挙動の近似にすぎないことに留意しなければなりません。条件の利点は、計算コストが非常に安く、複雑なシステムに良好な第一次近似を与えることです。

空間次元に応じたインピーダンスモデルのオプションは次の通りです:

  • ユーザー定義: あらゆる種類のユーザー定義式を入力します。* RCL: RCL (等価音響抵抗、コンプライアンス、イナータンス) 回路のすべての可能な組み合わせのためのオプションがあります。イメージ (a) * 生理学: 人間の皮膚と耳 (鼓膜、耳介、耳全体) のモデルを含みます。イメージ (b) * 導波管端インピーダンス: フランジ付きおよびフランジなし管端インピーダンスモデル。イメージ (c) * 多孔質層:層の厚さと多孔質モデルを選択します (多孔性音響機能と同じオプション)。* 特性固有インピーダンス: 平面、球、円筒波用。

(d)の例では、RCL インピーダンスモデルが、測定目的で使われるマイクロフォンの機械的特性のモデル化を可能にするよう適用されます。導波管端インピーダンス条件の 2 つのバリエーションは、アプリケーションライブラリにある開管検証例で使われています。

閉塞外耳道シミュレータで使われている汎用 711 カプラーのこのチュートリアル例では、シリアル RCL インピーダンス条件が、測定に使われるマイクロフォンの機械的特性 (インピーダンス) をモデル化するために使われています。 閉塞外耳道シミュレータで使われている汎用 711 カプラーのこのチュートリアル例では、シリアル RCL インピーダンス条件が、測定に使われるマイクロフォンの機械的特性 (インピーダンス) をモデル化するために使われています。

閉塞外耳道シミュレータで使われている汎用 711 カプラーのこのチュートリアル例では、シリアル RCL インピーダンス条件が、測定に使われるマイクロフォンの機械的特性 (インピーダンス) をモデル化するために使われています。 (d)

新しく追加された多孔性音響モデル

多孔性音響流体モデルのリストは、異物を含む堆積および流体をモデル化するための2つの等価密度流体モデル (Wood および Williams EDFM モデル) が含まれるように拡張されました。定義済みパラメータの複数の新規セットも Delany-Bazley-Miki モデルのために実装されました。

  • Wood:粒子のような異物を含む流体のモデリング用。* Williams EDFM:堆積の中の音響波の伝搬に使われる効果的な密度流体モデル。* Delany-Bazley-Miki:修正 Allard および Champoux 係数を含む複数の新規定義済み実験係数。

圧力音響、周波数領域における双極点源

数学的には、双極源は互いに近接し、完全に位相が一致しない 2 つの単極源に対応します。双極源は、前後に振動する小物体など、媒体に揺動力があるときに発生します。複雑な音響源は、点源の集合によって拡張、近似されることがあります (単極、双極、四極)。

圧力場アイソサーフェスと音圧レベルサーフェスは双極点源周囲にプロットします。 圧力場アイソサーフェスと音圧レベルサーフェスは双極点源周囲にプロットします。

圧力場アイソサーフェスと音圧レベルサーフェスは双極点源周囲にプロットします。

圧力音響、周波数領域における四極点源

数学的には四極点源は互いに近接する 2 つの双極点源に対応する点源です。複雑な音響源は、点源の集合によって拡張、近似されることがあります (単極、双極、四極)。

圧力場アイソサーフェスと音圧レベルサーフェスは、力の水平構成タイプで四極点源の周囲にプロットします。 圧力場アイソサーフェスと音圧レベルサーフェスは、力の水平構成タイプで四極点源の周囲にプロットします。

圧力場アイソサーフェスと音圧レベルサーフェスは、力の水平構成タイプで四極点源の周囲にプロットします。

熱音響における内部速度境界条件

この条件は熱音響の内部境界で速度を指定するのに使われます。この条件は、集中回路を使ってモデル化されるミニチュアトランスデューサのダイアフラムの速度などのソースを指定するのに使えます。速度要素は独立して記述できます。境界全体の圧力の連続性を強制するオプションがあります。熱条件のためのオプションもあります。

計算メッシュの外にある遠方場の評価とプロットを簡素化する新しいデータセット

パラメータ化曲線パラメータ化サーフェスデータセットは領域メッシュがない場合、大域的に定義された式のみを評価するチェックボックスを選択することにより評価を支援します。このように、遠方場変数は定義済みパラメータ化サーフェスまたは曲線のメッシュの外側で評価できます。新しいグリッドデータセット機能は、体積またはサーフェスの計算領域外の遠方場をプロットするのに使えます。グリッド 3D 設定ウィンドウを通じてこのグリッドの解像度にアクセスできます。

グリッド 3D データセットおよび遠方場の算出機能を使って圧電トンピルツトランスデューサ例の計算領域の外 (メッシュ外) にプロットされた圧力場。トランスデューサのポストプロセスはモデルメッシュにプロットされます。一方、遠方場のポストプロセスは、トランスデューサの周囲を取り囲む空間にある単純な不可視の長方形グリッドにプロットされます。 グリッド 3D データセットおよび遠方場の算出機能を使って圧電トンピルツトランスデューサ例の計算領域の外 (メッシュ外) にプロットされた圧力場。トランスデューサのポストプロセスはモデルメッシュにプロットされます。一方、遠方場のポストプロセスは、トランスデューサの周囲を取り囲む空間にある単純な不可視の長方形グリッドにプロットされます。

グリッド 3D データセットおよび遠方場の算出機能を使って圧電トンピルツトランスデューサ例の計算領域の外 (メッシュ外) にプロットされた圧力場。トランスデューサのポストプロセスはモデルメッシュにプロットされます。一方、遠方場のポストプロセスは、トランスデューサの周囲を取り囲む空間にある単純な不可視の長方形グリッドにプロットされます。

新しい配列データセット

データ配列を生成するために新しいデータセットが導入され、周期解をプロットするのに簡単に使えます。例えばこれらの配列データセットは、フロケ周期境界条件を利用するモデルからの解を可視化するのに使えます。

新しい配列 2D データセット機能を使って多孔質アブソーバーの例にプロットされた全圧力。 新しい配列 2D データセット機能を使って多孔質アブソーバーの例にプロットされた全圧力。

新しい配列 2D データセット機能を使って多孔質アブソーバーの例にプロットされた全圧力。

音線音響:勾配媒質における強度計算

音速が空間依存である勾配媒質のための強度計算がサポートされるようになりました。一例は海洋音響の事例です。音速は温度や塩分濃度に依存するという事実のため、一般に、音速は深度に依存します。強度計算は、主曲率よりも曲率テンソルに基づいて行われるようになりました。音線音響ノードの設定ウィンドウ内の光線特性セクションで、強度計算セクションの下のオプション曲率テンソルの使用を選択します。

音線音響:減衰あり流体モデル

媒体特性に、体積の減少による音響波の減衰をモデル化するための 2 つの流体モデルオプションが追加されました。減衰は、高周波数およびコンサート ホールのような大空間の空気中においてより重要となりました。水中音響アプリケーションでも重要です。減衰オプション付き線形弾性によって、減衰係数のためのユーザー定義式が可能です。一方、熱伝導および粘性オプションでは、粘性と熱伝導によって古典的減衰式を設定します。

音線音響:周波数依存材料特性によって改善された音線音響のサポート

音線音響モデルでは、媒体特性設定ウィンドウの代わりに、材料設定ウィンドウで音線周波数または他の音線特性に依存した材料特性を直接指定することが可能です。そうするためには、すべての音線特性を新しい noenv() 演算子の中に含まれなければなりません。これによって、音線上のみに存在する量を領域で定義された式に含めることが可能になります。

音線音響:他の改善

  • 領域レベルアキュムレータ機能のための性能の改善:領域レベルアキュムレータ機能では、バージョン 5.0 よりも 10 倍以上速く正確に変数を計算できるようになりました。これらのモデルは、ソルバシーケンスの手動変更を必要としなくなりました。* 新しい放出タイプ:データファイルからの放出機能テキストファイルから音線の初期位置と方向をインポートできるようになりました。* グリッドからの放出機能の新しいオプション:グリッドタイプすべての組み合わせまたは指定された組み合わせに設定できるようになりました。これにより音線の初期位置決めのコントロールが改善しました。

付随書類

音響モジュールユーザーガイドに、新しいモデリングの章が追加されました。これらの章には、モデリングに関する情報、ヒントとテクニック、メッシング、ソルバなどに関する適正な慣行が含まれます。

新しいチュートリアル:様々な周波数領域ソルバで分析されたヘルムホルツ共鳴器

このチュートリアルモデルでは、汎用ヘルムホルツ共鳴器 - 既知の理論解を持つ古典的音響共鳴回路 - の周波数スイープをシミュレートして、周波数領域におけるさまざまなソルバの使用法を説明します。定常ソルバの他、本モデルでは漸近波形評価ソルバと定常、周波数領域モデルソルバを使用します。いずれも、スイープ範囲における少数の厳密解の周囲への展開に基づいて結果を再構築します。

このチュートリアルの例では、ヘルムホルツ共鳴器の体積における平均圧力を周波数の関数としてプロットします。応答は、デフォルトの周波数領域ソルバ、漸近波形評価 (AWE) 付きの周波数領域ソルバ、および周波数領域モデルソルバで解決します。 このチュートリアルの例では、ヘルムホルツ共鳴器の体積における平均圧力を周波数の関数としてプロットします。応答は、デフォルトの周波数領域ソルバ、漸近波形評価 (AWE) 付きの周波数領域ソルバ、および周波数領域モデルソルバで解決します。

このチュートリアルの例では、ヘルムホルツ共鳴器の体積における平均圧力を周波数の関数としてプロットします。応答は、デフォルトの周波数領域ソルバ、漸近波形評価 (AWE) 付きの周波数領域ソルバ、および周波数領域モデルソルバで解決します。

新しいチュートリアル:プレストレストボルト付き圧電トンピルツトランスデューサ

このチュートリアルモデルでは、摂動ソルバを使用するプレストレスト音響-構造連成モデルのモデル化の方法を紹介します。トンピルツトランスデューサは、比較的低周波数ですが、高出力の音響放射条件でシミュレートします。これは、ソナーアプリケーションで使用するトランスデューサでは一般的な動作構成です。トランスデューサは、中心ボルトで結合されたヘッド質量とテール質量の間に積み重ねられた圧電セラミックリングで構成されています。

このチュートリアルでは、プレテンションの効果をボルトに組み込む方法を紹介します。トランスデューサの周波数応答を調べて、装置の構造応答と音響応答 (音波ビームの変形、応力、放射電力、音圧レベル、送信電圧応答 (TVR) 曲線、指向性利得 (DI) など) を決定します。このチュートリアルモデルには、音響モジュール、構造力学モジュール、AC/DC モジュールが必要です。

トンピルツ圧電トランスデューサは、比較的低周波数で、高出力の音響放射に使用するトランスデューサです。トランスデューサを構成しているのは、大質量の両端の間に積み重ねられ、中心ボルトによってプレストレスされた圧電セラミックリングです。装置の共振周波数は、ヘッド質量とテール質量によって低下します。このチュートリアルモデルでは、ボルトをプレストレスするときにトランスデューサの周波数応答を調べます。図は、40 kHz 時のトンピルツトランスデューサの変形を示したものです。このチュートリアルには、音響モジュール、構造力学モジュール、AC/DC モジュールが必要です。 トンピルツ圧電トランスデューサは、比較的低周波数で、高出力の音響放射に使用するトランスデューサです。トランスデューサを構成しているのは、大質量の両端の間に積み重ねられ、中心ボルトによってプレストレスされた圧電セラミックリングです。装置の共振周波数は、ヘッド質量とテール質量によって低下します。このチュートリアルモデルでは、ボルトをプレストレスするときにトランスデューサの周波数応答を調べます。図は、40 kHz 時のトンピルツトランスデューサの変形を示したものです。このチュートリアルには、音響モジュール、構造力学モジュール、AC/DC モジュールが必要です。

トンピルツ圧電トランスデューサは、比較的低周波数で、高出力の音響放射に使用するトランスデューサです。トランスデューサを構成しているのは、大質量の両端の間に積み重ねられ、中心ボルトによってプレストレスされた圧電セラミックリングです。装置の共振周波数は、ヘッド質量とテール質量によって低下します。このチュートリアルモデルでは、ボルトをプレストレスするときにトランスデューサの周波数応答を調べます。図は、40 kHz 時のトンピルツトランスデューサの変形を示したものです。このチュートリアルには、音響モジュール、構造力学モジュール、AC/DC モジュールが必要です。

更新されたチュートリアル

音響モジュールのアプリケーションライブラリでは、新しい機能を紹介するためいくつかのチュートリアルを更新しました。以下にそのいくつかを紹介します。

  • 開管:フランジ付き円管とフランジなし円管の新しい導波管端インピーダンス境界条件を使用します。* 汎用 711 カプラー - 閉塞外耳道シミュレータ0.4 cc カプラーでテストセットアップに接続した集中レシーバ:いずれのチュートリアルでも新しい RCL インピーダンス境界条件を使用します。* 多孔質アブソーバー水-堆積物からの反射インタフェース:いずれも新しい周期的データセット機能でポストプロセスの解を表現します。* ベッセルパネル:反復ソルバで解決します。* ジェットパイプ:このモデルは、いくつかのスタディステップで解決するようになりました。結果は円周依存性を組み込んで表示します。* Brüel & Kjær 4134 コンデンサマイクスピーカードライバ汎用 711 カプラー - 閉塞外耳道シミュレータ水-堆積物からの反射インタフェース:4 つのチュートリアル例はいずれも定義済みのマルチフィジックス連成を使用します。

更新したジェットパイプモデルでは、回転 2D データセットを使用して、圧力場の円周方向の挙動をポストプロセスに組み込みました。このモデルでは、ターボファンから発せられる騒音の空力音響挙動を紹介します。 更新したジェットパイプモデルでは、回転 2D データセットを使用して、圧力場の円周方向の挙動をポストプロセスに組み込みました。このモデルでは、ターボファンから発せられる騒音の空力音響挙動を紹介します。

更新したジェットパイプモデルでは、回転 2D データセットを使用して、圧力場の円周方向の挙動をポストプロセスに組み込みました。このモデルでは、ターボファンから発せられる騒音の空力音響挙動を紹介します。