BME VIK - Akusztikai szimulációs eljárások

magyar nyelvű adatlap

vissza a tantárgylistához nyomtatható verzió

Akusztikai szimulációs eljárások

A tantárgy angol neve: Simulation Methods in Acoustics

Adatlap utolsó módosítása: 2015. március 11.

Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem
Villamosmérnöki és Informatikai Kar

Villamosmérnöki szak

Mérnök informatikus szak

Szabadon választható tantárgy

Tantárgykód	Szemeszter	Követelmények	Kredit	Tantárgyfélév
VIHIAV25		3/1/0/v	4

3. A tantárgyfelelős személy és tanszék Dr. Rucz Péter,

4. A tantárgy előadója

Név:	Beosztás:	Tanszék, Int.:
Dr. Augusztinovicz Fülöp	egyetemi tanár	Hálózati Rendszerek és Szolgáltatások Tsz.
Dr. Fiala Péter	egyetemi adjunktus	Hálózati Rendszerek és Szolgáltatások Tsz.
Rucz Péter	tud. segédmunkatárs	Hálózati Rendszerek és Szolgáltatások Tsz.

5. A tantárgy az alábbi témakörök ismeretére épít Fizika 1 (TE11AX01), Matematika A2 (TE90AX02) és Jelek és rendszerek 2 (VIHVA200)

6. Előtanulmányi rend

Ajánlott:
Tematikaütközés miatt a tárgyat csak azok vehetik fel, akik korábban nem hallgatták a következő tárgyakat: nincs ilyen tárgy.

7. A tantárgy célkitűzése Összetett, vagy akár viszonylag egyszerű akusztikai problémák, elemzési és tervezési feladatok megoldására egyre gyakrabban alkalmaznak szimulációs módszereket. A numerikus és geometriai eljárásokat általában számítógépes programokkal valósítják meg és a kapott adatokat mérések eredményeivel validálják. A tantárgy célja az, hogy a hallgatók tudatosan, megfelelő háttérismeretek birtokában tudják alkalmazni az ipari gyakorlatban már rutinszerűen, de gyakran nem kellő ismeretekkel alátámasztott eljárásokat. Ennek érdekében kívánjuk a hallgatókkal megismertetni az akusztikai szimulációs számítási eljárások alapjait, alkalmazási lehetőségeit és új szimulációs eljárások kidolgozásának metodikáit.

A tantárgy fontos kiegészítő ismereteket közvetít a Hang- és stúdiótechnika mellékspecializáció anyagához, továbbá a numerikus módszerek és a modern ipari tervezési módszerek iránt érdeklődő hallgatók mindegyikének ajánljuk.

8. A tantárgy részletes tematikája 1.   Előadás: Koncentrált paraméteres mechanikai rendszerek. Tömeg-rugó-rendszerek egyenleteinek algoritmikus előállítása. Saját- és gerjesztett rezgések fogalma és számítása.
2.   Az állapotváltozós modell. Kezdetiérték-feladatok közelítő megoldása. Explicit és implicit sémák. Stabilitásvizsgálat.
Gyakorlat: Koncentrált paraméteres mechanikai rendszer numerikus vizsgálata.
3.   Előadás: A kísérleti móduselemzés alapelemei. Mechanikai rezgő rendszerek leírása a frekvenciatartományban átviteli függvények segítségével, módusok meghatározása az átviteli mátrix mérése alapján. A reciprocitás elve. A kísérleti móduselemzés gyakorlata.
4.   Előadás: Parciális differenciálegyenletek peremértékfeladatai a mérnöki gyakorlatban. A differenciálegyenletek rendszerezésének elvei. Lokális peremfeltételek, periodikus peremfeltételek, sugárzási feltételek.
Gyakorlat: Kísérleti móduselemzés
5.   Előadás: Függvények véges dimenziós reprezentációja. Lokális és globális interpoláció. Próbafüggvények és tesztfüggvények. A Galerkin variációs elv. Kvadratúra.
6.   Előadás: A végeselem módszer. Differenciálegyenletek gyenge alakja. Az elemmátrixok összeállítása és az egyenletrendszer megoldása. A hullámegyenlet megoldása végeselem módszerrel. Az akusztikai leíró mátrixok származtatása. A sajátérték-probléma felírása és megoldása.
Gyakorlat: adott PDE végeselem mátrixainak összeállítása
7.   Előadás: Mechanikai rendszerek leírása véges elemek segítségével. A leggyakrabban használt elemfajták jellemzői.
8.   Előadás: Direkt és iteratív megoldók. Utófeldolgozási technikák.
A végeselem módszer kiterjesztése végtelen tartományokra. Végtelen elemek, a Perfectly Matched Layer módszer.
Gyakorlat: Zárt téri akusztikai végeselem módszer gyakorlati alkalmazása
9.   Előadás: Green-függvények. Az integrálegyenletek módszere. A peremelem módszer alapelve, származtatása. Kollokációs és Galerkin-peremelem módszer.
10.   Előadás: Az akusztikai peremelem módszer. Külső- és belsőtéri problémák. A peremelem egyenletek összeállításának és megoldásának módja. Az integrálegyenletek unicitási problémája.
Gyakorlat: Kültéri sugárzási feladat számítása peremelem módszerrel
11.   Előadás: Teli mátrixok kisrangú közelítésének elvén alapuló gyors módszerek: ACA és FMM.
12.   Előadás: A geometriai akusztika elveinek alkalmazása szimulációs elemzések céljára. A sugárkövetéses eljárás megvalósítása, jellemzői, gyakorlati alkalmazása akusztikai elemzés és tervezés számára.
Gyakorlat: Black box FMM alkalmazása gyors összegzés megvalósítására
13.   Előadás: Csatolt problémák megoldása. Mechanikai végeselem és akusztikai peremelem módszer csatolása.
14.   Előadás: Esettanulmányok: szimuláción alapuló, valóságos akusztikai tervezési feladatok megoldásának ismertetése
Gyakorlat: Csatolt probléma számítása

9. A tantárgy oktatásának módja (előadás, gyakorlat, laboratórium) Kéthetes blokkokban két kétórás előadás után kétórás tantermi számítógépes gyakorlat, melyekre a hallgatóknak a kapcsolódó tananyagból fel kell készülniük. A gyakorlat során a hallgatók a tanult módszerek belső implementációin dolgoznak, és feladatokat oldanak meg. Ezen gyakorlatok során a hallgatók kis házi feladatot kapnak, a tananyag elmélyítése céljából.

10. Követelmények a.   A szorgalmi időszakban: az aláírás elnyerésének feltétele egy nagy zárthelyi megírása legalább elégséges eredménnyel, valamint a 5 kis házi feladatból legalább 3 sikeres megoldása és beadása.

b.   A vizsgaidőszakban: vizsga

c.   Elővizsga: a pótlási héten, előfeltétele az aláírás megszerzése a szorgalmi időszakban.

11. Pótlási lehetőségek A nagyzárhelyi pótlására pótzh és pótpótzh.
A kis házi feladatok a pótlási hét péntek 12 óráig adhatók le késedelmi díjjal.

12. Konzultációs lehetőségek A tárgy oktatóival történő előzetes megbeszélés alapján.

13. Jegyzet, tankönyv, felhasználható irodalom Anon.: Basic course on experimental modal analysis. Part I.
Kiad.: Katholieke Universiteit Leuven, Leuven, 1991.
D. S. Burnett: Finite Element Analysis: From concept to applications.
Addison Wesley Publishing Company, 1987.
Augusztinovicz F.: Az akusztikai tervezés számítógépi módszerei.
Kézirat, Budapest, 2006. (Átírása és korszerűsítése folyamatban van.)
A tárgy oktatói által a tárgy indítása előtt, ill. az oktatás során folyamatosan készített tematikus jegyzetek.

14. A tantárgy elvégzéséhez átlagosan szükséges tanulmányi munka

Kontakt óra	56
Félévközi készülés órákra	0
Felkészülés zárthelyire	10
Házi feladat elkészítése	20
Kijelölt írásos tananyag elsajátítása	10
Vizsgafelkészülés	24
Összesen	120

15. A tantárgy tematikáját kidolgozta

Név:	Beosztás:	Tanszék, Int.:
Dr. Augusztinovicz Fülöp	egyetemi tanár	Hálózati Rendszerek és Szolgáltatások Tsz.
Dr. Fiala Péter	egyetemi adjunktus	Hálózati Rendszerek és Szolgáltatások Tsz.
Rucz Péter	tud. segédmunkatárs	Hálózati Rendszerek és Szolgáltatások Tsz.

Budapest University of Technology and Economics, Faculty of Electrical Engineering and Informatics

Akusztikai szimulációs eljárások