Método de Predicción Experimental de Emisiones de Sonido en Campo Libre Utilizando el Método de Elementos de Frontera y Vibrometría por Escaneo Láser
Autores: Wurzinger, Andreas; Kraxberger, Florian; Maurerlehner, Paul; Mayr-Mittermüller, Bernhard; Rucz, Peter; Sima, Harald; Kaltenbacher, Manfred; Schoder, Stefan
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Método de Predicción Experimental de Emisiones de Sonido en Campo Libre Utilizando el Método de Elementos de Frontera y Vibrometría por Escaneo Láser
Categoría
Artes
Subcategoría
Música
Palabras clave
Emisiones acústicas
Usabilidad
Métodos numéricos
Método de elementos de contorno
MEC
Campo libre
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 16
Citaciones: Sin citaciones
Las emisiones acústicas juegan un papel importante en la usabilidad de muchas categorías de productos. Por lo tanto, mitigar el sonido emitido directamente en la fuente es fundamental para mejorar la usabilidad y la satisfacción del cliente. Para predecir de manera confiable las emisiones acústicas, se emplean métodos numéricos como el método de elementos de contorno (BEM), que permiten predecir, por ejemplo, la emisión acústica en el campo libre. Los algoritmos BEM necesitan condiciones de contorno apropiadas para acoplar el campo sonoro con el movimiento estructural del cuerpo vibrante. En esta contribución, en primer lugar, se presenta un esquema de interpolación que permite una interpolación adecuada de datos de velocidad arbitrarios a la malla computacional del BEM. En segundo lugar, se resuelve el problema de Helmholtz en campo libre con el marco de software BEM de código abierto NiHu. El acoplamiento directo entre el dispositivo de interés y el BEM se basa en las velocidades normales a la superficie (es decir, una condición de contorno de Neumann). Los resultados de la simulación BEM se validan utilizando un problema de referencia aeroacústico previamente establecido. Además, se presenta una aplicación a un dispositivo médico (marco de prótesis de rodilla). Además, se evalúa la potencia sonora radiada y se contextualiza con otras aproximaciones de bajo costo. En cuanto al ejemplo de validación, se logran muy buenos acuerdos entre las mediciones y los resultados del BEM, con un error promedio del nivel de presión efectiva de dB promediado en tres posiciones de micrófono. Al aplicar el flujo de trabajo a un marco de prótesis de rodilla, la simulación es capaz de predecir la radiación acústica en cuatro posiciones de micrófono con un error promedio del nivel de presión efectiva de dB.
Descripción
Las emisiones acústicas juegan un papel importante en la usabilidad de muchas categorías de productos. Por lo tanto, mitigar el sonido emitido directamente en la fuente es fundamental para mejorar la usabilidad y la satisfacción del cliente. Para predecir de manera confiable las emisiones acústicas, se emplean métodos numéricos como el método de elementos de contorno (BEM), que permiten predecir, por ejemplo, la emisión acústica en el campo libre. Los algoritmos BEM necesitan condiciones de contorno apropiadas para acoplar el campo sonoro con el movimiento estructural del cuerpo vibrante. En esta contribución, en primer lugar, se presenta un esquema de interpolación que permite una interpolación adecuada de datos de velocidad arbitrarios a la malla computacional del BEM. En segundo lugar, se resuelve el problema de Helmholtz en campo libre con el marco de software BEM de código abierto NiHu. El acoplamiento directo entre el dispositivo de interés y el BEM se basa en las velocidades normales a la superficie (es decir, una condición de contorno de Neumann). Los resultados de la simulación BEM se validan utilizando un problema de referencia aeroacústico previamente establecido. Además, se presenta una aplicación a un dispositivo médico (marco de prótesis de rodilla). Además, se evalúa la potencia sonora radiada y se contextualiza con otras aproximaciones de bajo costo. En cuanto al ejemplo de validación, se logran muy buenos acuerdos entre las mediciones y los resultados del BEM, con un error promedio del nivel de presión efectiva de dB promediado en tres posiciones de micrófono. Al aplicar el flujo de trabajo a un marco de prótesis de rodilla, la simulación es capaz de predecir la radiación acústica en cuatro posiciones de micrófono con un error promedio del nivel de presión efectiva de dB.