Design and analysis of tunable acoustic louvers using an opensource finite element platform
Açık kaynaklı sonlu eleman platformu kullanarak akortlanabilir akustik menfezlerin tasarımı ve analizi
- Tez No: 777470
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ ALİ FETHİ OKYAR
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Akustik dalga, Açık kaynaklar, Optimizasyon, Sonlu elemanlar yöntemi, Acoustic wave, Open sources, Optimization, Finite element method
- Yıl: 2023
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Yeditepe Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu çalışmada, akustik saçılma problemi açık kaynaklı bir sonlu elemanlar analiz platformu olan FEniCS kullanılarak çözüldü. İlgili mühendislik problemlerine bir çözüm paketi oluşturmak amacıyla FEniCS'in yanı sıra çeşitli kitaplıklarla da entegre edilebilen web-tabanlı interaktif komut satırı Jupyter Notebook'ta modüler betikler yazıldı. İki boyutlu geometriler için eleman ağları oluşturmak ve sınır koşullarını tanımlamak için yüksek kontrol ve hassasiyet sağlayan GMSH kütüphanesi kullanıldı. Açık alan tarifleyen dış Helmholtz problemi sonsuz çözüm alanı yutma sınır koşulu kullanılarak kırpıldı ve sonlu bir çözüm alanı oluşturuldu. Sommerfeld, BGT-1 ve BGT-2 yutma sınır koşulları için hata analizleri yapıldı. Tasarım değişkenlerine bağlı oluşturulan eleman ağları ile optimizasyon yapmak mümkün oldu. Parametre taraması ve Nelder-Mead yöntemleri üzerine bir optimizasyon algoritma paketi geliştirildi. Tekli ve çoklu saçınım problemlerine uyarlanan bu en iyileme yöntemleri ile yapılan analizler sonucunda küçük geometrik değişikliklere az hassasiyet gösteren ve yüksek ses azaltım performansına sahip hilal şekilli bir kesit önerildi. Yapılan hata analizleri ile birlikte değerlendirildiğinde Sommerfeld ABC kullanımı çalışmanın amacı için yeterli olduğu anlaşıldı. Böylece gürültü kontrol çalışmalarında kullanılan akustik menfezlerin eklenti kayıplarını hesaplamak üzere bir ek yazılım paketi hazırlandı. Bu yazılım paketi ile gelen ve toplam dalga ağırlıklandırma ve spektrum yoğunluk filtreleri ile standart oktavlara ayrıldı. Sonuçlar, kritik frekansın akustik menfezin kalınlığına duyarlı olduğunu gösterdi. Bu açık kaynaklı yazılım paketi ile ileride akustik metamalzemelerin tasarlanabileceği düşünülmektedir.
Özet (Çeviri)
In this study, the acoustic scattering problem was solved using the open-source finite element analysis platform, FEniCS. Modular scripts were written in the web-based interactive command-line Jupyter Notebook, which can also be integrated with various libraries to create a solution package for related engineering problems. The GMSH library, which provides high control and precision for creating meshes and defining boundary conditions for two-dimensional geometries, was used. The infinite solution domain of the external Helmholtz problem describing open space was truncated using the absorbing boundary condition and a finite solution domain was created. Error analyses were carried out for the Sommerfeld, BGT-1, and BGT-2 absorbing boundary conditions. It became possible to optimize the meshes created based on design variables. An optimization algorithm package was developed based on parameter-sweep and the Nelder-Mead methods. A crescent-shaped section with low sensitivity to small geometric changes and high sound attenuation performance is proposed as a result of the optimization analyzes adapted for single and multiple scattering problems. When evaluated with the error analyses, it was found that the use of the Sommerfeld ABC was sufficient for the purpose of the study. Thus, an additional software package was prepared to calculate the insertion losses of acoustic louvers used in noise control studies. With this software package, incident and total wave are separated into standard octaves using weighting and spectrum density filters. The results showed that the critical frequency is sensitive to the thickness of the acoustic louver. It is thought that this open-source software package can be used in the future to design acoustic metamaterials.
Benzer Tezler
- Girişimsel olmayan glikoz analizleri için biyomedikal fotoakustik sensör tasarımı ve geliştirilmesi
Design and development of biomedical photoacoustic sensor for non‐invasive glucose analysis
YAŞAR KEMAL ERDOĞAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
BiyoteknolojiSüleyman Demirel ÜniversitesiBiyomedikal Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. İSMAİL BAYRAKLI
- Development of methodologies and their applications on the improvement of vehicle NVH performance
Araç NVH performansının iyileştirilmesini hedefleyen yöntemlerin geliştirilmesi ve uygulamaları
CEM MERİÇ
Doktora
İngilizce
2018
Ulaşımİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HALUK EROL
- Reconfigurable ultra-thin acoustic metasurfacefor tunable yet perfect low-frequencyabsorption 同济大
Başlık çevirisi yok
İBRAHİM CANER BAYDUR
- Design and analysis of multi-wavelength fiber laser based on brillouin and hybrid gain medium
Başlık çevirisi yok
THAMER FAHAD AHMED AL-MASHHADANI
Doktora
İngilizce
2014
Mühendislik BilimleriUnıversıtı Tenaga Nasıonal-UnıtenProf. Dr. MD ZAINI JAMALUDIN
- Theoretical analysis and design methodologies for low noise amplifiers based on tunable matching networks
Başlık çevirisi yok
MUSTAFA BERKE YELTEN