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超音波スピーカの音場設計に向けた波動音響―流体並列連成計算に基づく非線形音響解析

基于波动声学-流体并行耦合计算的非线性声学分析超声扬声器声场设计

基本信息

批准号：
22K19779
负责人：
武居周
金额：
$ 3.99万
依托单位：
University of Miyazaki
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-06-30 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

本研究の目的は、世界的に見て未だ実現していない大空間の非線形音響解析の実現と、それを応用する超音波スピーカの高精度な安全評価と、高品質な再生音の設計手法の確立に挑戦することである。超音波スピーカは、搬送波に超音波を用いるため指向性が非常に高く、観光案内等目的の場所のみに音声を再生できるものであり、近年、3次元音響の基盤技術としても用いられている。反面、大振幅の超音波に人体が長時間暴露した際、超音波の振動エネルギーによる人体内の発熱（熱的作用）と、振動によるキャビテーションの発生（非熱的作用）で健康被害が懸念される。また、復調時に音声波形が歪むことにより、音質が低下する。そのため、再生音の音質評価とあわせて人体の超音波暴露量に対する安全評価を実施することは高臨場感と安全性の両立において必須であるものの、現時点ではこれらが未だ確立されておらず、再生音と超音波人体暴露量双方の高精度な予測技術の開発が求められる。そこで、こで本課題では、代表者がこれまでに高度なバランシング領域分割(BDD)前処理を導入する等して、大空間の高速計算を実現した並列音響解析コード（図1）と、同じ計算アルゴリズムを適用した並列流体解析コードを分離反復型の連成アルゴリズムにより接続することで、Westervelt方程式を解くことなく非線形音響現象を再現できるようにする。更に、これに要素数を削減できる高性能要素 (PUFEMに基づく関数要素)を導入することで、部屋スケールの計算が可能な非線形音響解析手法を実現する。そして、この手法と音場の測定実験を組合せ、前人未到の、超音波スピーカの安全性と再生音質の両方を担保する設計の方法論を確立する。今年度は、開発に必要となる事項について整理し、開発の準備を進めた。具体的な検討内容は、来年度の作業項目、研究チームのミーティング予定、学会等での発表予定についてである。

はの purpose this study, the world see にてだ not be presently していない large space の nonlinear acoustic analytical の be と, それを応 with する ultrasound スピーカの high-precision な safety evaluation 価と, high quality sound のな regeneration design gimmick の establish に pick 戦することである. Ultrasound スピーカは, move send wave に ultrasound をいるため directivity がにく, 観 very high light in case such as objective の place のみに sounds を regeneration できるものであり, in recent years, the three dimensional sound の base plate technology としても with いられている. Reverse side, the large amplitude の ultrasound にが human body for a long time exposure した interstate, ultrasound の vibration エネルギーによる body の発 hot work (hot) と, vibration によるキャビテーションの発 raw (not hot) で health killed が suspense される. Youdaoplaceholder0, when polyphonic, the waveform of the に sound is が deviated むとによとによまた, and the sound quality is が poor する. そのための sound quality evaluation, regeneration notes 価とあわせて human の ultrasound exposure にす seaborne る safety evaluation 価を be applied することは high telepresence と security の struck made において must であるものの, current ではこれらが not だされておらず, regeneration と ultrasound exposure levels body both sides の high-precision な to technical の発 opened が o められる. そこで, こで this topic では representatives, がこれまでに highly なバランシング domain partitioning (BDD) before 処 Richard を import する etc して, large space の supercomputing を be presently した tied for sound analytical コード (1) 図と, with じ calculation アルゴリズムを applicable した joint fluid analytic コードを separation type の repeatedly connect アルゴリズムによ Youdaoplaceholder0 is connected to 続するとで, and the Westervelt equation is を. Solve く, となく, and the non-linear sound phenomenon を reproduces で, るようにする, and るようにする. More に, これに elements number を cut できる high performance elements (PUFEM に base づく masato elements) を import することで, izutsu スケールの calculation が could な nonlinear acoustics parsing technique を be presently する. そして, この gimmick のと sound field measurement be 験を combination せ, nobody has to の, ultrasound スピーカの security と regeneration timbre の guaranteed を struck party すをのる design methodology to establish する. This year, に, the necessary となる matters for the development of に are being sorted out and the preparations for the development of を are being made to めた. Specific な検は for content, project, research to the annual のチームのミーティング designated, and learn to での発 table to set についてである.