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

    Belépés
    címtáras azonosítással

    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. Augusztinovicz Gusztáv Fülöp, Hálózati Rendszerek és Szolgáltatások Tanszék
    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 óra56
    Félévközi készülés órákra0
    Felkészülés zárthelyire10
    Házi feladat elkészítése20
    Kijelölt írásos tananyag elsajátítása10
    Vizsgafelkészülés24
    Összesen120
    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.