Please use this identifier to cite or link to this item: http://dx.doi.org/10.14279/depositonce-4274
Main Title: Berechnung komplexer Beugungsfelder in Kanal mit vollständig absorbierender Wandung
Translated Title: Calculation of complex diffracted sound fields in a duct with a perfectly sound absorbing wall
Author(s): Mena Zamorano, Daniel Enrique
Advisor(s): Möser, Michael
Referee(s): Möser, Michael
Barros, Jose Luis
Granting Institution: Technische Universität Berlin, Fakultät V - Verkehrs- und Maschinensysteme
Type: Doctoral Thesis
Language: German
Language Code: de
Abstract: Bis heute wird das akustische Beugungsfeld hinter Reflektoren wie Schallschutzwänden, Schallschutzwällen, Gebäuden etc. mithilfe einer sehr einfachen, jedoch keineswegs immer richtigen Näherungsrechnung bestimmt. Gegenstand der Arbeit ist es, hier Abhilfe zu schaffen und genauere Berechnungsverfahren anzugeben. In der vorliegenden Arbeit wird ein neues mathematisches Modell dargestellt, um zweidimensionale Beugungsfelder zu berechnen. Das Modell stützt sich auf die Benutzung eines zweidimensionalen Kanals, der aus zwei parallelen Ebenen besteht. Die numerischen Ergebnisse zeigen, dass ab einer bestimmten Kanalbreite und bei kleinen Abständen zur Quelle die obere Ebene des Kanals keinen Einfluss auf den Schalldruck hat. So es ist möglich, mittels des zweidimensionalen Kanals ein Halb-Freifeld zu simulieren. Um den Einfluss der oberen Ebene noch weiter zu minimieren, kann man die obere Ebene zerlegen, so dass die Impedanz der oberen Ebene von dem Schalleinfallswinkel abhängt. Der zweidimensionale Kanal ermöglicht die Berechnungen der Beugung an Schallschutzwänden, da das Schallfeld als eine Reihe von Moden synthetisiert werden kann; die analytische Lösung für den Druck beschreibt das Schallfeld in dem ganzen Raum zwischen den beiden Ebenen des Kanals. Schallschutzwände mit Aufsätzen, die sich parallel oder senkrecht zum Boden befinden, könnten prinzipiell mit dieser Methode berechnet werden. In dieser Arbeit wird die Wirkung von T- und µ-Profilen untersucht. Bei dem T-Profil wurde eine Optimierung für die Klappenlänge und die Impedanz des T-Profils ermittelt. Dabei wurde festgestellt, dass die Wirkung des T-Profils stark von der Quellposition abhängt. Trotzdem erhält man eine Verbesserung bei allen berücksichtigten Quellpositionen. Beide Profile wurden durch Messungen untersucht, hier wurde eine Verbesserung um bis zu 6 dB im Vergleich zu einer einfachen Wand bestätigt. Es wird auch der zweidimensionale Kanal benutzt, um die Beugung geometrischer Formen am Boden zu berechnen. Diese Form wird in eine Folge von kleinen rechteckigen Teilstücken zerlegt. Die Effekte der Diskretisierung bleiben klein genug, wenn die Länge der Stücke kleiner als λ/12 ist. Aufgrund der Größenanzahl der Moden und der Anzahl von Teilstücken könnte der hohe Rechenaufwand Probleme bereiten.
To date, the acoustic diffraction field behind reflectors, such as noise barriers, buildings, etc., has been calculated using a very simple but sometimes inaccurate approximation. The purpose of this work is to develop a more precise calculation method. This work presents a new mathematical model for calculating two-dimensional diffraction fields. The model is based on a two-dimensional duct consisting of two horizontal and parallel walls. The numerical results indicate that, beyond a certain duct width and at small distances from the source, the upper wall of the duct has no impact on the sound pressure. This makes it possible to simulate a semi-free field using the two-dimensional duct. In order to further minimize the influence of the upper wall, it can be decomposed in such a way that the impedance depends on the angle of incidence of the source. The two-dimensional duct allows the calculation of noise barrier diffraction. Since the sound field can be synthesised as a series of modes, the analytical solution for the pressure describes the sound field in the entire space between the two boundaries of the duct. Noise barriers with attachments parallel or perpendicular to the floor could, in principle, be calculated using this method. This work examines the effect of T and µ profiles on sound barriers. For the T profile, a flap length optimization and the impedance of the T profile were estimated. In doing so, it was determined that the effect of the T profile was heavily dependent on the source position. In spite of this, improvements were made in every source position considered. Both profiles were examined using measurements, and improvements of up to 6 dB were confirmed compared with a simple sound barrier. The two-dimensional duct was also used to calculate the diffraction of geometric shapes on the ground. This shape is decomposed into a series of small rectangular partial pieces. The effects of the discretization remain small enough if the length of a partial piece is smaller than smaller than one-twelfth of the wavelength. Due to the large number of modes and partial pieces, the significant amount of processing power and memory required for the calculation could cause problems.
URI: urn:nbn:de:kobv:83-opus4-59743
http://depositonce.tu-berlin.de/handle/11303/4571
http://dx.doi.org/10.14279/depositonce-4274
Exam Date: 7-Oct-2014
Issue Date: 22-Dec-2014
Date Available: 22-Dec-2014
DDC Class: 534 Schall und verwandte Schwingungen
Subject(s): Akustik
Beugung
Schallschirme
Schallschutzwände
Kanal
Acoustic
noise barriers
diffraction
duct
Creative Commons License: https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/3.0/de/
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