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Numerische Simulation des Klangspektrums und der Schallausbreitung in und um eine Blockflöte

录音机内及其周围的声谱和声音传播的数值模拟

基本信息

批准号：
49783210
负责人：
Professor Dr.-Ing. Roger Grundmann
金额：
--
依托单位：
Gerhard-Zeidler-Stiftungslehrstuhl für Akustik mobiler Systeme
依托单位国家：
德国
项目类别：
Research Grants
财政年份：
2007
资助国家：
德国
起止时间：
2006-12-31 至 2011-12-31
项目状态：
已结题

来源：
https://gepris.dfg.de/gepris/projekt/49783210?language=en
关键词：
Numerische Simulation des Klangspektrums und

项目摘要

Das Ziel des laufenden Projektes „Numerische Simulation des Klangspektrums und der Schallausbreitung in und um eine Blockflöte“ ist die Simulation des vollständigen akustischen Übertragungsweges von der Schallentstehung in der Blockflöte als ein Beispiel für ein komplexes akustisches System über die Schallausbreitung in und um die Blockflöte bis in ein unendliches Fernfeld. Die Kopplung der strömungsakustischen Berechnungen mit einem Helmholtz-Löser zur Analyse der Innen- und Außenraummoden erfolgt durch die Approximation mittels Multipolquellverteilungen und erlaubt die Trennung der sehr rechenintensiven strömungsakustischen Berechnungen und der effizient durchführbaren Analyse des akustischen Feldes. Die Trennung des akustischen Problems in zwei separate Lösungsansätze ist unabdingbar, soll das akustische Problem auf allen auftretenden Längenskalen erfasst werden. Dieser Ansatz erlaubt es, effizient Parameterstudien durchzuführen, um den Einfluss der Blockflötengeometrie auf das für den Zuhörer relevante akustische Fernfeld abzuschätzen. Diese Parameterstudien dienen als Vorstufe zur Optimierung der Instrumentengeometrie.In dem Projekt Nr. GR 1388/18–1 erfolgte die Simulation der Schallentstehung in einer Blockflöte unter Spielbedingungen unter Verwendung eines kompressiblen Navier-Stokes-Lösers. Dabei ließ sich zwar der grundlegende Mechanismus der Tonentstehung, nämlich die periodische Wirbelablösung am Labium abbilden, eine detaillierte Untersuchung einzelner strömungsakustischer Effekte wie des Reibungseinflusses oder dem Einfluss der Labiumgeometrie auf den Schallentstehungsprozess war aufgrund des hohen numerischen Aufwands, bedingt durch die aufzulösende sehr dünne instationäre Grenzschicht nur eingeschränkt möglich. Aus diesem Grund wurde während der Bearbeitung des oben genannten Projektes ein vereinfachtes Simulationsmodell abgeleitet. Dieses Modell bildet den grundlegenden Schallerzeugungsmechanismus ab und ermöglicht die gezielte Untersuchung einzelner Effekte einschließlich instationärer, viskoser Vorgänge.Basierend auf diesem Modell wird in einem ersten Schritt der Einfluss der Geometrie auf die Klangbildungsvorgänge systematisch untersucht. Die daraus erzielten Ergebnisse dienen dem Aufbau eines parametrisierten Modells, das die Schallentstehung am Labium in Abhängigkeit von der Labiumgeometrie mithilfe einer Multipolquellverteilung abbildet. Das so erstellte Modell ermöglicht einerseits die Vorhersage des Geometrieeinflusses auf die Klangbildung der Blockflöte und liefert andererseits signifikant verbesserte Randbedingungen für die Analyse des akustischen (Fern-)feldes.Im auslaufenden Projekt Nr. GR 1388/18–1 wurden Methoden zur Berechnung dreidimensionaler Finite-Elemente-Modelle mit angeschlossenen halbunendlichen, konjugierten ASTLEY-LEIS-Elementen entwickelt. Dabei erfolgte die Erarbeitung von Verfahren zur Modalanalyse des Fluids in und um die offene Flötenstruktur. Zur Umsetzung einer gezielten Berechnung der Hohlraummoden konnte ein Suchalgorithmus entwickelt werden, mit dem eine wesentliche Reduktion der Rechenzeit möglich ist. Aufgrund der getrennten Betrachtung der Schallentstehung und der Schallabstrahlung können geometrische Veränderungen am Resonator vorgenommen und ihr Einfluss unabhängig von der Strömungssimulation und effizient berechnet werden. Dadurch ist es möglich, systematisch Veränderungen an der Blockflötengeometrie vorzunehmen und deren Einfluss auf Intonation und Klang zu untersuchen.Aufbauend auf dieses Modell wird damit begonnen, das Berechnungsverfahren um die Lösung der homogenen Galbrun-Gleichung zu erweitern, mit dem Ziel den Einfluss der Strömung auf den Klang zu untersuchen. Weiterhin wird die in den strömungsmechanischen Berechnungen identifizierte Multipolquellverteilung verwendet, um den Klang und die Richtcharakteristik der Blockflöte mithilfe modaler Superposition zu berechnen.

Das Ziel des lafenden Projektes“Numerisische Simulation des KlangSpektrum and der Schallausbreitung in und um Eine Blockflöte”ist die Simulation des vollständigen akustischenúbertrawargSweges von der Schallentsteung in der Blockflöte ein ein Beispiel für ein komplexes systemüber SchlangSpektrum and der Schallausbreitung in and die Blockfdigen Blockflöte bis in in der Blockflöte ein der Blockflöte bis in der Blockflöte bis in der Blockflöte ein in der Blockflöte bis in der Blockflöte is in der Blockflöte ein der Blockflöte ein Ein Der Blockflöte ein der Blockflöte ein从理论上看，从赫尔姆霍兹-L到现代社会的分析几乎都是从多方面入手的，因此，我们必须加强对经济的分析。中国的曲折问题不同于L的曲折问题，而不是L的曲折问题。在此基础上，您可以从以下几个方面了解更多信息：Um den Efluss der Blockflötengeometrie auf das für den Zehörer相关的akustische Fernfeld abzuschätzen.张志军，张晓东，等.在德国工程技术研究所GR1388/18-1中，根据德国的实际情况，提出了一种新的解决方案.这是一种新的经济发展模式，它是一种新的经济增长方式，是一种经济增长的经济增长方式。从现在开始，我们的生活就会变得更美好，更美好的未来将会发生。从现在起，我们就可以从这些地方得到更多的信息，而不只是这些信息。他说：“这是一项非常重要的工作，因为我们不能满足所有人的要求。”[参考译文][晓雨-0920交稿]我是GR 1388/18-1 Wurden Methoden zur Berechnung dreisionsionaler有限元模型，konjugierten Astley-leementen Elentelt，konjugierten Astley-leementen Elentelt。从理论上分析了Flötenstructure中的流体。这是一种新的技术，但它并不是最好的。本文介绍了谐振器的几何结构，并对其进行了有效的模拟和分析。这句话的意思是：我不知道怎么说，这句话的意思是：我不知道怎么说，我不知道怎么说，我不知道怎么说。魏特欣将死在他的名字里，他的身份是多方面的，他的名字是他的名字，他的名字是他的名字。