Akusztikai tervezés számítógépi módszerei

A tantárgy angol neve: Computer Aided Methods of Acoustical Design

Adatlap utolsó módosítása: 2009. október 21.

Tantárgy lejárati dátuma: 2013. január 31.

Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem
Villamosmérnöki és Informatikai Kar
Villamosmérnöki szak

 

Mérnök informatikus szak

 

Szabadon választható tantárgy
Tantárgykód Szemeszter Követelmények Kredit Tantárgyfélév
VIHIJV13   4/0/0/v 4  
3. A tantárgyfelelős személy és tanszék Dr. Augusztinovicz Gusztáv Fülöp,
4. A tantárgy előadója
Név:

 

Beosztás:

 

Tanszék, Int.:

 

dr. Augusztinovicz Fülöp

 

docens

 

Hálózati Rendszerek és Szolgáltatások Tanszék

 

5. A tantárgy az alábbi témakörök ismeretére épít

Matematika, fizika.

6. Előtanulmányi rend
Kötelező:
NEM ( TárgyTeljesítve("BMEVIHI9313") )

A fenti forma a Neptun sajátja, ezen technikai okokból nem változtattunk.

A kötelező előtanulmányi rendek grafikus formában itt láthatók.

Ajánlott:

Tematikaütközés miatt a tárgyat csak azok vehetik fel, akik korábban nem hallgatták a következő tárgyakat:

BMEVIHI9313 Akusztikai tervezés számítógépi módszerei

7. A tantárgy célkitűzése A tantárgy célja, hogy a hallgatókkal megismertesse az akusztikai rendszerek hatékony tervezéséhez szükséges numerikus és kísérleti elemzési módszereket: az egyes eljárások alapelveit, működésmódját és alkalmazási területeit. A hallgatók a megszerzett ismeretek alapján képessé válnak arra, hogy kereskedelmi forgalomban beszerezhető vagy saját maguk fejlesztette programok, ill. -csomagok alkalmazásával tetszőlegesen választott, egyszerű számítási vagy mérési feladatot önállóan oldjanak meg a félév végére.
8. A tantárgy részletes tematikája a.) Előadási anyag
1. hét: Mechanikai és akusztikai rendszerek analitikus leírásának alapjai, az alkalmazható elemkészlet és ezek származtatása. A mechanikai és akusztikai rendszerek leírásának analógiája, a rendszerek gerjesztett és szabad rezgései. Állóhullámok, sajátrezgések (módusok) és rezonancia fogalma, keletkezése és leírása.
2. hét: A sajátérték-probléma megfogalmazása és megoldása. Rezgési módusok analitikus számítása elemi esetekre: egy- ill. többszabadságfokú mechanikai rezgő rendszerekre, valamint egyszerű geometriájú  egy-, két- ill. háromdimenziós akusztikai terekre. A hangtér  leírására alkalmas változók és ezek kapcsolatai.
3. hét: A kísérleti móduselemzés alapelemei. Rezgő rendszerek leírására alkalmas mátrixok fogalma, fizikai és matematikai tartalma, a mátrixok kapcsolatai és összefüggései. Leírás idő- és frekvenciatartományban, átmenet ezek között. A rendszermátrix és a (frekvenciatartományban értelmezett) átviteli függvény mátrix kapcsolata és információtartalma.
4. hét: Módusok kísérleti meghatározása az átviteli függvény mátrix mérése alapján. Mérendő jellemzők, mérőeszközök, mérési összeállítási lehetőségek és stratégiák. Az átviteli mátrix előállítása roving input és roving output mérési elrendezés esetén, több bemenetű és több kimenetű (MIMO) rendszerek alkalmazásának szükségessége. A módusok extrakciójának módszerei és algoritmusai.
5. hét: Móduselemző szoftvercsomagok felépítése, főbb moduljai. A rendszerleíró geometria előkészítése és generálása, kapcsolat a geometriai és a mért jellemzők között. Stabilizációs diagram és alkalmazása, a sajátfrekvenciák és sajátrezgés-alakok (módusalakok, normál módusok) meghatározása és szemléltetése.
Demonstráció  egy kereskedelmi forgalomban levő, ill. saját fejlesztésű szoftvercsomag működésének bemutatására.
6. hét: Akusztikai rendszerek leírása véges elemek bevezetésével. A variációs elv fogalma, az akusztikai leíró mátrixok származtatása.
7. hét: Az akusztikai sajátérték-probléma felírása, analógia a mechanikai sajátrezgés-problémák felállításával és megoldásával. Csatolt rendszerek fogalma, jellemzői és leírása. A rezgésakusztika alapfogalmai, megoldási módszerei. A rezgésakusztikai reciprocitás fogalma, kifejtése, jelentősége és gyakorlati alkalmazása.
8. hét: Az akusztikai gerjesztés fogalma, gyakorlati megvalósulásai és modellezésének lehetőségei. Gerjesztett akusztikai rendszer válaszának meghatározása belsőtéri problémák esetében. Akusztikai végeselem szoftvercsomagok felépítése, a pre- és postprocessor programok főbb elemei és használata.
9. hét: Az akusztikai peremelem módszer alapelve, származtatása. Belső- és külsőtéri problémák, a felületi normális fogalma és használata. A módszer matematikai alapjai, a BEM mátrix összeállítása, megoldása. A térbeli vizualizációs háló fogalma, generálása, a kapott eredmények interpretálása. A BEM problémák numerikus stabilitási problémáinak kezelése az egyenletrendszerek túlhatározottá alakításával.
10. A direkt (kollokációs) és az indirekt (variációs) peremelem módszer származtatása, gyakorlati alkalmazásának lehetőségei és korlátai.
Demonstrációk különféle numerikus elemző programcsomagok működésének bemutatására, az eredmények interpretálásának kérdései, lehetőségei és problémái.
11. hét: A geometriai akusztika alapelemei, alkalmazásának szükségessége és feltételei. A sugárkövetéses módszer termek akusztikai jellemzőinek meghatározására, kiterjesztése sugárnyalábra, sugárkúpra és sugárhasábra. A módszer alkalmazásának lehetőségei és korlátai, a kapható eredmények interpretálása.
12. hét: Kísérleti eljárások zajforrások azonosítására: ODS (operating deflection shape) mérés, az adatok feldolgozása és szemléltetése kísérleti móduselemzés céljára szolgáló szoftverek elemeinek felhasználásával. A hangintenzitás fogalma, mérésének eszközei és módszerei, a kapott eredmények interpretálása. Akusztikai antennák, inverz peremelem módszer elve és alkalmazásai.
13. és 14. hét: Esettanulmányok, számítógépes módszerekkel megoldott elemzési feladatok ismertetése. Jól (ill. rosszul) megoldott akusztikai tervezési feladatok ismertetése, elemzése. (Ezen előadások tartalma évről évre jelentős mértékben megváltozik, hogy mindig friss példák, alkalmazások, esetenként új kutatási eredmények kerülhessenek a hallgatók elé. Példaképpen néhány téma az utóbbi évek előadásaiból: különféle hangdobozok és hangsugárzók elemzése és tervezése, a Déli vasúti híd vasúti zajának csökkentése, a Lágymányosi hídon átvezetni kívánt 1-es villamos rezgésszigetelésének tervezése, a Művészetek Palotája rugalmas épületszigetelésének tervezése, a Zeneakadémia rekonstrukciója kapcsán felmerült tervezési problémák elemzése, aktív zajcsökkentő rendszerek optimalizálása stb.)
A félév folyamán a hallgatók adott készletből, vagy saját javaslataik alapján mérési vagy számítási házifeladatot választanak maguknak, amelyet megfelelően kialakitott csoportokban oktatói segítséggel, de lényegében önállóan oldanak meg. A feladatra kapott jegy a félév végi jegy részét képezi. Amennyiben a feladatra adott érdemjegy jó vagy jeles, az oktató megajánlott jegyet adhat.
9. A tantárgy oktatásának módja (előadás, gyakorlat, laboratórium)

Előadás (az 5. és 10. héten demonstrációval) és önállóan választott témájú mérési vagy számítási házi feladat kiadásával.

10. Követelmények

a. A szorgalmi időszakban: 2 db kis ZH + mérési vagy számítási házi feladat sikeres megoldása.
b. A vizsgaidőszakban: vizsga.
Vizsgára bocsátás feltételei: min. 2-es kisZH átlag, sikeres feladatmegoldás.
Félévvégi osztályzat kialakítása: a házi feladat és a szóbeli vizsga eredményének átlaga, egyenlő súllyal figyelembe véve. Jó, ill. jeles eredményű házi feladat esetén az oktató megajánlott jegyet adhat.
c. Elővizsga: -

11. Pótlási lehetőségek A TVSz szerint.
12. Konzultációs lehetőségek

Az előadóval történő egyéni megbeszélés szerint.

13. Jegyzet, tankönyv, felhasználható irodalom Augusztinovicz F: Az akusztikai tervezés számítógépi módszerei (kézirat), valamint
az előadó által összeállított idegen nyelvű cikkek gyűjteménye.

 

14. A tantárgy elvégzéséhez átlagosan szükséges tanulmányi munka
Kontakt óra56
Félévközi készülés órákra14
Felkészülés zárthelyire10
Házi feladat elkészítése20
Kijelölt írásos tananyag elsajátítása 
Vizsgafelkészülés20
Összesen120
15. A tantárgy tematikáját kidolgozta
Név:

 

Beosztás:

 

Tanszék, Int.:

 

dr. Augusztinovicz Fülöp

 

docens

 

Hálózati Rendszerek és Szolgáltatások Tanszék