Акустика. Шум. Звуковое давление.

[execut1oner 11]

Есть стальная балка длинной 1 метр. сечение квадрат стороной 1см.

Один конец закреплен. Ко второму приложена гармоническая нагрузка (1Н).

Среда в которой находится балка - воздух.

Нужно определить величину звукового давления в воздухе на расстоянии 1м от балки при 1 собственной частоте... можно при первых 3. не суть.

буду отписываться что получается у меня.

[execut1oner 11]

вот более подробное описание

 

балка длиной 1 метр сечение квадрат со стороной 1см

один конец защемлен

ко 2му приложена гармоническая нагрузка 1Н

 

балка в акустической среде - воздух шар диаметром 5м

 

нужно определить величину акустического давления в точке А

она расположена на 1,25 метр выше конца балки к которой прикладывается нагрузка.

----------

 

в начале определяем собственные частоты

 

без воздуха

балка 7,926 / 49,649hz

___

 

балка в воздухе

---

7,849 /34,18???/ 49,2hz

 

проводим гармонический анализ

и получаем акустическое давление в точке А

 

может кто посчитает сравним результаты, обсудим...

____

 

и такой вопрос , почему пики акустического давления на 1частоте(7,849) и 3частоте(49,2) а на 2частоте (34,18) нет нечего?

---------------------

 

тут я не задаю acoustic impedance!!!

[JAR 28]

Потому, что на расстоянии четверти волны первой собственной частоты у нечетных гармоник экстремумы, а у четных - нули.

 

[Борман 2 397]

Потому, что на расстоянии четверти волны первой собственной частоты у нечетных гармоник экстремумы, а у четных - нули.

Это если бы волна была стоячая. А тут бегущая.

 

@@execut1oner,

у вас ведь сфера - это не стенка ?

[Vova 419]

Книжки рекомендуют брать несколько узлов в районе расчета давления. Если графики похожие, то и расчету больше веры.

[JAR 28]

Боюсь, что стенка, и волна стоячая. В Настране граница сплошной среды - стенка по умолчанию.

[execut1oner 11]

сфера не стенка , а воздух.

-

попробовал изменить геометрию среды со сферы на куб - получились значения как для случая без воздуха 7,926 / 49,649hz

 

видимо размер и геометрия внешней среды влияют на собственные частоты.

 

 

-

сделал пример для акустической среды куб и сфера и определял величину акустического давления в точке А расположенную на  0,625м выше конца балки к которой прикладывают нагрузку

____

 

вроде получаю похожие результаты...

 

смотрю в точке А расположенной выше на 0,625м конца балки и в точке расположенной на 0,625 ниже , результаты одинаковые что сверху что снизу

--

 

вот результаты для среды куб и сфера ...

 

разница может быть или из за формы и размера акустической среды

 

или я не до конца разобрался с acoustic impedance...

 

acoustic impedance это своего рода демпфирование акустического давлений?

 

[JAR 28]

Если верить мануалу по Абакусу, сфера по умолчанию стенка. Можно Ваш инп увидеть?

[execut1oner 11]

не, акустическая среда - это акустическая среда

 

что такое "стенка"?

 

Если верить мануалу по Абакусу, сфера по умолчанию стенка

 

дайте ссылку, попытаюсь понять о чем речь...

[JAR 28]

Я не акустик, просто однажды в Настране напоролся на это - оказалось, в Абакусе то же самое. Если не задать специальные граничные условия, то граница элементов, изображающих акустическую среду - это непроницаемая абсолютно жесткая поверхность. См. 6.10.1–10 в "Analysis User’s Manual Volume II: Analysis", который у Вас установлен вместе с программой.

 

"The default boundary condition for an acoustic medium is a boundary with a stationary rigid wall or a symmetry plane. The “force” conjugate to pressure in the acoustics formulation in Abaqus is the normal

pressure gradient at the surface divided by the mass density; dimensionally this is equal to a force per unit mass. In the absence of volumetric drag this force per unit mass is equal to the inward acceleration of

the acoustic medium. The conjugate variable at a node on the surface is the inward volume acceleration, which is the integral of the inward acceleration of the acoustic medium evaluated over the surface area

associated with the node. A “traction-free” surface (one with no boundary conditions, no applied loads, no surface impedance conditions, and no interface elements) is a surface normal to which the acoustic

medium undergoes no motion and, thus, corresponds to a rigid, stationary surface adjacent to the fluid. A symmetry plane for the acoustic medium is another “traction-free” surface."

 

Также можно посмотреть пример с глушителем из "Example Problems Manual Volume II: Other Applications and Analyses". Там разобрано, как задать "бесконечный" окружающий воздух - через *SIMPEDANCE или через ACIN3D-элементы. Еще раз повторюсь, я каркасник и в акустике плохо шарю, но описанное Вами зануление четных частот уж очень похоже на стоячую волну, которая может быть следствием того, что сфера, внутри которой заключен воздушный шар - это стенка.

[Борман 2 397]

попытаюсь понять о чем речь...

Вместо тысячи слов... file.zip

Слева источник пульсаций. В одном случае справа стенка (образуется стоячая волна с областями нулевого давления, решение имеет только действительную часть), в другом - дырка (волна выходит в нее, областей с нулевым давлением нет, решение содержит мнимую часть)

 

acoustic impedance это своего рода демпфирование акустического давлений?

Мне понятнее, как будто бы это коэффициент отражения от стенки, пусть даже и мнимой. Это как граничное условие на отброшенную часть. Т.е. есть у вас тройник, в одну дырку идет возмущение. Вам нужно исследовать одну из двух оставшихся дырок. Ненужная дырка затыкается соответствующим импедансом, который, конечно же зависит от того, что там за этой дыркой, и от частоты кстати. Может я не прав...

в Настране напоролся на это - оказалось, в Абакусе то же самое

В сисе тоже самое, и в дайне тоже вроде... В Ансисе тоже надо рукоблудить, чтобы сделать открытую границу.

[soklakov 1 485]

В Ансисе тоже надо рукоблудить, чтобы сделать открытую границу.

Ну прям уж)) Да еще на сфере... можно Зоммерфельда ставить. С ACT пара нажатий

Но легче от этого не станет)

 

@@execut1oner, все еще нет возможности вписаться в Ваше исследование как следует.

Но вот Вам некоторое сомнение:

откуда у Вас собственные частоты с воздухом? Из модального анализа с воздухом?

предположение:

вторая частота(из трех) это собственная частота воздушного домена. В модальном, даже несмотря на открытость границ, они будут закрытыми (я сейчас не готов обосновывать этот вывод, но помню, что приходил к нему).

Чтобы проверить это - посмотрите форму. Вряд ли она соответствует каким-то колебаниям балки. Откуда бы им взяться? Воздух не так принципиально влияет на балку. Только как вязкость сдвигает частоты, но не образует новых форм.

Так вот, в гармоническом анализе Вы и не должны увидеть этого резонанса. В гармонике открытые границы будут открытыми, а значит колебаний, связанных с резонансом в закрытой сфере/кубике, не будет.

[Борман 2 397]

собственная частота воздушного домена

Я вот думаю, откуда она берется... Ведь собственная частота есть у системы с массой и жесткостью. С первым проблем нет, а вот со вторым... неужели жесткость вычисляется через скорость звука и плотность? Какой-то сомнительный ход, я бы сказал..

 

В модальном, даже несмотря на открытость границ, они будут закрытыми (я сейчас не готов обосновывать этот вывод, но помню, что приходил к нему).

Для этих элементов хелп просит использовать Damped method. Значит поддерживаются.

 

Ну прям уж)) Да еще на сфере... можно Зоммерфельда ставить. С ACT пара нажатий Но легче от этого не станет)

Замечено, что если считать transient, то эти элементы не очень хорошо себя ведут. Причём делают это случайным образом. Решение разваливается.

[soklakov 1 485]

Я вот думаю, откуда она берется...

Как собственная частота резонатора Гельмгольца. Ну или... в бутылку стеклянную никогда не свистели? Меняете количество воды(объем воздуха) меняется частота.

На резонансной частоте звук образовывает стоячую волну в объеме. А на других не образовывает. По сути, влияют только длина волны и размеры объема.

 

 

Значит поддерживаются.

Там вопрос не в поддерживаемости. В уравнениях. Для модального анализа в принципе нельзя записать открытую систему в акустической задаче(сомневаюсь в каждом слове). 

 

 

Замечено, что если считать transient, то эти элементы не очень хорошо себя ведут.

Замечено, что transient-акустику разумнее считать явными методами. Это Вы еще мастер, что смогли хоть что-то считать ))

[Борман 2 397]

резонатора Гельмгольца

Много времени уделил этому вопросу...

 

 

 

Это Вы еще мастер, что смогли хоть что-то считать ))

Считал прохождение волны по трубе мимо тупика (пусть будет резонатор Гельмгольца). Что будет за  резонатором, если частота падающей волны совпадает с частотой резонатора, догадаетесь ? Пришлось решать ее в transient с с большой областью.. В harmonic не понял, как побороть отражение волны от источника. Не ставить же на источник неотражающий элемент...   

Даже вот Флюенте капался.. Можете от меня Флюентовскую заявку на портале найти... Сумму TECSа не отработали, так скажем...

явными методами

Опять он за своё...

[soklakov 1 485]

В harmonic не понял, как побороть отражение волны от источника. Не ставить же на источник неотражающий элемент...   

 

ммм, знакомо

Вы же смотрели небольшой урок?

Давно было, уже не помню до конца что к чему. Но главное - не ставить источник в давлениях)

И никакого transient'а.

[Борман 2 397]

Но главное - не ставить источник в давлениях)

Прикольная фича. Я не знал.

 

Почему не рассказываешь про SF,ххххх,INF ?

Я привык это делать через fluid129/130 (рукоблудие)...

 

В чем отличие ?

[execut1oner 11]

та частота которая "вылезла" , то была частота не балки а акустической среды!!!

 

без воздуха

балка 7,926 / 49,649hz

___

 

балка в воздухе

---

7,849 /34,18??? --- (собственная частота акустической среды)!!!/ 49,2hz

-------

по поводу импеданса

 

вообще возможно его не обязательно и задавать?

ведь максимальная величина звукового давления например в точке А будет в момент прохождения звуковой волны от источника через точку  без всяких отражений...?

[Борман 2 397]

ведь максимальная величина звукового давления например в точке А будет в момент прохождения звуковой волны от источника через точку  без всяких отражений...?

Да, но если у вас стенка, в ваше решение войдет и отраженная волна, и именно по этому решение будет в вижде стоячей волны. Вы не сможете отделить прямую и отраженные волны. 

 

вообще возможно его не обязательно и задавать?

Ну наверное если стенка полностью прозрачна, или полностью непрозрачна, то необязательно. 

[execut1oner 11]

сделал пример балка в воздухе шар диаметром 2 и 3м

балка 1 метр длиной

сечение квадрат 0,05*0,05м

один край защемление

ко второму прикладывается гармоническая нагрузка 1н

 

на графиках показана величина акустического давления в точке находящейся на 0,445м  и 0,459 (промахнулся немного) выше конца балки , к которому прикладывается нагрузка

 

для сферы диаметром 2м

с импедансом и без

 

для сферы диаметром 3м

с импедансом и без

 

и все вместе