次世代音響設計のための大規模有限要素数値解析技術の確立

建立下一代声学设计大型有限元数值分析技术

• 批准号: 09J10367
• 负责人: 奥園 健
• 金额: $ 0.9万
• 依托单位: Oita University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2009
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2009 至 2010
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-09J10367/
• 关键词: 建築環境・設備; 建築音響; シミュレーション; 波動音響学; 有限要素法

容積40,000m^3の建築空間の4kHz周波数領域までの精密な音場予測を実用時間内に可能とする時間領域有限要素解析手法の開発を目的とし、本年度は以下の成果を得た。1.効率的な時間領域有限要素解析手法の開発:空間離散化のための音響要素の高性能化を図ることで計算の効率化を達成した。まず、8節点6面体要素を用いた有限要素解析手法へ修正積分則を適用し、3次元分散誤差解析・数値実験を通して従来要素に対する有効性を示した。また、従来、時間領域解析では正方形要素へと適用範囲が限定されていた修正積分則が直接時間積分法にFox-Goodwin法を用いることで直方体要素に対しても適用可能であることを明らかにすると共に、同積分則を用いることで反復解法の収束性が向上することを明らかにした。さらに、スプライン関数を用いた27節点6面体要素の性能を向上させる1次元分散誤差解析を用いた数値積分点の修正法を提案し、その基礎的な有用性を理論ならびに数値実験の両面から示した。なお、提案法は周波数領域解析を対象に提案したが、時間領域解析においても適用可能である。2.室形状モデリングの煩雑性の克服と各種吸音モデリングの構築:複雑な建築の室形状をどこまでモデル化する必要があるのかを明確にするため、直方体格子のサイズにより室形状の近似程度を定量化するモデル化手法を新たに考案した。同方法を用いて室形状の簡略化の程度と算出される解析結果(インパルス応答ならびに音響指標)の差異の関係について検討した。

The following results were achieved this year for the development of precise sound field prediction in the 4 kHz frequency domain of building space with a capacity of 40,000 m^3 and the possible time domain finite element analysis method. 1. The development of finite element analysis method in time domain: spatial discretization and high performance of acoustic elements 8-node 6-sided element analysis method is applicable to 3-dimensional dispersion error analysis and numerical analysis method. The square element is applied to the time domain analysis, and the correction integral is applied to the Fox-Goodwin method. The performance of 27-node 6-faceted element is analyzed by using the correction method of numerical integration point, and the usefulness of basic numerical analysis is shown. For example, the proposed method may be applied to the analysis of frequency domain and time domain. 2. Room shape, room shape. The same method is used to calculate the relationship between the simplification of the chamber shape and the difference in the analysis results (i.e., the sound index).

项目成果

Fundamental accuracy of time domain finite element method for sound-field analysis of rooms

房间声场分析时域有限元法的基本精度

• 发表时间: 2010
• 期刊: Applied Acoustics
• 影响因子: 3.4
• 作者: 堀内聡;津田彰;金ウィ淵;洪光植;ジャニス.M.プロチャスカ;Akihide NEGI;根木昭英;北村直也;丸山一成;奥園健;Takeshi Okuzono
• 通讯作者: Takeshi Okuzono

時間領域有限要素法による室内音場解析に関する研究-室形状モデリングに関する基礎的検討-

时域有限元法室内声场分析研究-房间形状建模基础研究-

• 发表时间: 2010
• 期刊: 日本音響学会建築音響研究会資料
• 作者: 堀内聡;津田彰;金ウィ淵;洪光植;ジャニス.M.プロチャスカ;Akihide NEGI;根木昭英;北村直也;丸山一成;奥園健;Takeshi Okuzono;Takeshi Okuzono;奥園健
• 通讯作者: 奥園健

Accuracy and efficiency of time domain finite element method for sound field analysis of rooms

房间声场分析时域有限元法的准确性和效率

• 发表时间: 2009
• 期刊: Proc.Internoise 2009 (CD-ROM)
• 作者: 堀内聡;津田彰;金ウィ淵;洪光植;ジャニス.M.プロチャスカ;Akihide NEGI;根木昭英;北村直也;丸山一成;奥園健;Takeshi Okuzono;Takeshi Okuzono;奥園健;奥園健;奥園健;奥園健
• 通讯作者: 奥園健

有限要素法による室内音場解析-修正積分則を用いた音響要素の精度と計算効率-

使用有限元法进行室内声场分析 -使用修正积分法的声学元件的精度和计算效率-

• 发表时间: 2010
• 期刊: 日本音響学会建築音響研究会資料
• 作者: 堀内聡;津田彰;金ウィ淵;洪光植;ジャニス.M.プロチャスカ;Akihide NEGI;根木昭英;北村直也;丸山一成;奥園健;Takeshi Okuzono;Takeshi Okuzono;奥園健;奥園健
• 通讯作者: 奥園健

有限要素法による室内音場解析-修正積分則を用いた有限要素の適用-

使用有限元法进行室内声场分析 - 使用修正积分法的有限元应用 -

• 发表时间: 2010
• 期刊: 日本音響学会秋季研究発表会講演論文集
• 作者: 堀内聡;津田彰;金ウィ淵;洪光植;ジャニス.M.プロチャスカ;Akihide NEGI;根木昭英;北村直也;丸山一成;奥園健;Takeshi Okuzono;Takeshi Okuzono;奥園健;奥園健;奥園健
• 通讯作者: 奥園健