A boundary element analysis on acoustic dissipation by wall visco-thermal boundary layer

壁面粘热边界层声耗散的边界元分析

基本信息

  • 批准号:
    10650596
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 2.18万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
  • 财政年份:
    1998
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    1998 至 1999
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

On acoustic energy dissipation at wall surfaces, especially at the solid surfaces of the apertures of resonators of Helmholtz type, the viscosity and thermal conductance there plays the leading role. By using the Stokes theory for the viscous mode and the Kirchhoff theory for the thermal mode, explicit expressions can been given for the acoustic resistance of the aperture of simple shape such as a long round tube. However for n neck of general shape with finite length, we have to solve implicit relationships between acoustic mode wave and the visco-thermal boundary layer.We employed a boundary element numerical approach along with the substructure techniques for the acoustic mode fields, and implemented a computer code to combine the acoustic mode and the visco-thermal mode through the effective acoustic mode admittance for the visco-thermal boundary layer. This admittance was derived from the Stokes and Kirchhoff theories, and includes the Laplacian of the acoustic pressure over the acoustic mode boundary. We took a finite difference approach for the Laplacian operation by employing the constant boundary element.To investigate the effectiveness of the numerical simulation, we conducted a series of numerical simulations and experiments for the dissipation factors of slit resonators, and compared the results. In the experiments, rigid specimens of highly precise dimensions are used. Consequently, the agreement between the dissipation factor by the numerical simulation and that by the experiment was excellent, as far as boundary element dimension was 0.1 mm or finer. To reduce the requirement of this fine element size, the use of a third order approximation element is under investigation.
在壁面,特别是亥姆霍兹型谐振器孔的固体表面上的声能耗散,那里的粘性和热导起着主导作用。对粘性模态采用Stokes理论,对热模态采用Kirchhoff理论,给出了长圆管等简单形状孔的声阻的显式表达式。本文采用边界元数值方法沿着子结构技术求解声学模态场,并通过计算粘热边界层的有效声学模态导纳,实现了声学模态和粘热模态的联合收割机耦合。该导纳从斯托克斯和基尔霍夫理论导出,并且包括声学模式边界上的声压的拉普拉斯算子。为了验证数值模拟的有效性,我们对狭缝谐振腔的损耗因子进行了一系列的数值模拟和实验,并对结果进行了比较。在实验中,使用了高精度尺寸的刚性试样。因此,数值模拟的耗散因子与实验的耗散因子之间的一致性非常好,只要边界元尺寸为0.1 mm或更小。为了减少这种精细元件尺寸的要求,正在研究使用三阶近似元件。

项目成果

期刊论文数量(20)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
伊藤誠,寺尾道仁,関根秀久: "迷路型スプリッタダクトアッテネータ音響特性の数値解析"日本騒音制御工学会講演論文集. 69-72 (1999)
Makoto Ito、Michihito Terao、Hidehisa Sekine:“迷宫型分流管衰减器的声学特性的数值分析”日本噪声控制工程学会论文集 69-72 (1999)。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
寺尾道仁,関根秀久,伊藤誠: "迷路型スプリッタ・ダクトアッテネータの音響性能数値解析"日本音響学会講演論文集. 637-638 (2000)
Michihito Terao、Hidehisa Sekine、Makoto Ito:“迷宫型分路器/管道衰减器声学性能的数值分析”日本声学学会论文集 637-638 (2000)。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
文殊川潔,寺尾道仁,関根秀久,伊藤誠: "壁面粘性・熱伝導境界層音響散逸の数値解析と精密実験"日本建築学会大会学術講演梗概集 環境工学1. 255-256 (1999)
Kiyoshi Manjukawa、Michihito Terao、Hidehisa Sekine、Makoto Ito:“壁粘性和热传导边界层声耗散的数值分析和精确实验”日本建筑学会会议学术讲座论文集环境工程1. 255-256(1999)
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
加藤正雄,寺尾道仁,関根秀久: "部分構造化境界要素音場解析用プリプロセッサの開発"日本騒音制御工学会講演論文集. 65-68 (1999)
Masao Kato、Michihito Terao、Hidehisa Sekine:“用于部分结构化边界元声场分析的预处理器的开发”日本噪声控制工程学会论文集 65-68 (1999)。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
文珠川潔,寺尾道仁,関根秀久,伊藤 誠: "壁面粘性・熱伝導境界層音響散逸の数値解析と精密 実験"日本建築学会大会学術講演梗概集. 255-256 (1999)
Kiyoshi Monjukawa、Michihito Terao、Hidehisa Sekine、Makoto Ito:“壁粘性和热传导边界层声耗散的数值分析和精确实验”日本建筑学会会议记录255-256(1999)。
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  • 财政年份:
    2006
  • 资助金额:
    $ 2.18万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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    05650562
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    1993
  • 资助金额:
    $ 2.18万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
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