| Tytuł projektu: Energetyczne parametry pola dźwiękowego w stanie ustalonym i przejściowym do obiektywnej oceny akustyki przestrzeni zamkniętych: modelowanie matematyczne i symulacje komputerowe. |
Umowa:
UMO-2016/21/B/ST8/02427
Czas realizacji:
2017-02-03 / 2021-12-02
Konsorcjum:
Jedyny wykonawca
Sponsor:
NCN
Typ:
OPUS
Konkurs:
11
Lista wykonawców:
| 1 | prof. dr hab. inż. | Mirosław Meissner♦ |
| 2 | prof. dr hab. inż. | Krzysztof Wiśniewski |
| 3 | dr hab. inż. | Tomasz Zieliński |
| ♦ kierownik |
Streszczenie:
Przeprowadzono symulacje numeryczne własności absorpcyjnych małych pomieszczeń prostopadłościennych dla małego tłumienia energii akustycznej w pomieszczeniu (ściany o małym współczynniku pochłaniania) oraz w przypadku adaptacji akustycznej polegającej na pokryciu sufitu materiałem o dużym pochłanianiu. W modelu teoretycznym do wyznaczenia krzywej zaniku wykorzystano metodę całkowania wstecznego z kwadratu odpowiedzi impulsowej. Do obiektywnej oceny akustyki pomieszczeń wykorzystano takie parametry energetyczne dla stanu przejściowego jak czas wczesnego zaniku EDT i standardowy czas pogłosu T30. Oba te parametry wyznaczano w wersji lokalnej i globalnej. Rezultaty obliczeń pokazały małe różnice pomiędzy lokalnym i globalnym czasem pogłosu oraz duże rozbieżności pomiędzy lokalnym i globalnym czasem wczesnego zaniku wynikające z nieliniowości krzywej pogłosowej w stanie początkowym. Wyniki przeprowadzonych badań przedstawiono w publikacji “Acoustics of small rectangular rooms: Analytical and numerical determination of reverberation parameters”, Applied Acoustics, vol. 120, pp. 111-119, 2017.
Przedstawiono nową metodę wyznaczania wymiarów pomieszczeń prostopadłościennych zapewniających minimalizację nieregularności odpowiedzi częstotliwościowej w zakresie małych częstotliwości. Do wyznaczenia odpowiedzi częstotliwościowej wykorzystano ścisłą postać odpowiedzi impulsowej pomieszczenia. W zaproponowanej metodzie parametrem energetycznym podlegającym optymalizacji było odchylenie poziomu ciśnienia od idealnej charakterystyki widmowej wyznaczonej metodą regresji kwadratowej. Wyniki symulacji numerycznych pokazały, że optymalne proporcje wymiarów pomieszczenia zależą od jego objętości oraz wypadkowego współczynnika pochłaniania materiałów na ścianach pomieszczenia, i dla objętości mniejszych od 150 m3 wynoszą w przybliżeniu 1:1.2:1.45, 1:1.4:1.9 oraz 1:1.5:2.1. Dla większych objętości tylko proporcja 1:1.2:1.44 zapewnia minimalizację nieregularności odpowiedzi częstotliwościowej pomieszczenia. Rezultaty badań przedstawiono w rozdziale „Shape optimization of rectangular rooms for improving sound quality at low frequencies” monografii „Postępy Akustyki”, pp. 461-472, 2017 oraz w publikacji „A novel method for determining optimum dimension ratios for small rectangular rooms”, Archives of Acoustics, vol. 43, pp. 217-225, 2018.
Przeanalizowano zagadnienie oddziaływania modów akustycznych na odpowiedź czasową pomieszczenia. Problem ten został zbadany od strony teoretycznej przy wykorzystaniu twierdzenia o splocie oraz odpowiedzi impulsowej pomieszczenia uzyskanej za pomocą dekompozycji modalnej. Aby określić wpływ częstotliwości na czasową odpowiedź pomieszczenia, do wzbudzenia dźwięku w pomieszczeniu wykorzystano prostokątny impuls tonalny. Do oceny dokładności odtwarzania takiego impulsu wykorzystano nową metrykę. Bazuje ona na porównaniu obwiedni oryginalnego impulsu z obwiednią ciśnienia zarejestrowanego w różnych punktach pomieszczenia. Obwiednię ciśnienia wyznaczono za pomocą metody wykorzystującej dyskretną transformatę Hilberta. Wyniki dotyczące dokładności odtwarzania impulsu tonalnego porównano z rozkładem przestrzennym ciśnienia akustycznego w stanie ustalonym, aby określić związek pomiędzy odpowiedziami pomieszczenia dla stanu przejściowego i stanu ustalonego. Rezultaty badań przedstawiono w publikacji "Aktualności inżynierii akustycznej i biomedycznej": rozdział "Accuracy assessment of sound burst reproduction in small rectangular rooms", pp. 7-19, 2018.
Obszar, dziedziny i dyscypliny naukowej:
| 3.2.3: | obszar nauk ścisłych, dziedzina nauk fizycznych, dyscyplina fizyka |
| 5.1.1: | obszar nauk technicznych, dziedzina nauk technicznych, dyscyplina architektura i urbanistyka |
| 5.1.7: | obszar nauk technicznych, dziedzina nauk technicznych, dyscyplina elektronika |
Lista publikacji:
| 1. | Meissner M., Application of modal expansion method for sound prediction in enclosed spaces subjected to boundary excitation, JOURNAL OF SOUND AND VIBRATION, ISSN: 0022-460X, DOI: 10.1016/j.jsv.2021.116041, Vol.500, pp.116041-1-18, 2021 |  | 200p. | |
| 2. | Meissner M., Wiśniewski K., Investigation of damping effects on low-frequency steady-state acoustical behaviour of coupled spaces, Royal Society Open Science, ISSN: 2054-5703, DOI: 10.1098/rsos.200514, Vol.7, No.8, pp.200514-1-14, 2020 |  | 100p. | |
| 3. | Meissner M., Zieliński T.G., Low-frequency prediction of steady-state room response for different configurations of designed absorbing materials on room walls, ISMA2020 / USD2020, International Conference on Noise and Vibration Engineering / International Conference on Uncertainty in Structural Dynamics, 2020-09-07/09-09, Leuven (BE), pp.463-477, 2020 | | 20p. | |
| 4. | Meissner M., Wiśniewski K., Influence of room modes on low-frequency transients: theoretical modeling and numerical predictions, JOURNAL OF SOUND AND VIBRATION, ISSN: 0022-460X, DOI: 10.1016/j.jsv.2019.02.012, Vol.448, pp.19-33, 2019 | | 200p. | |
| 5. | Meissner M., Prediction of low-frequency sound field in rooms with complex-valued boundary conditions on walls, VIBRATIONS IN PHYSICAL SYSTEMS, ISSN: 0860-6897, Vol.30, No.1, pp.2019127-1-8, 2019 | | 40p. | |
| 6. | Meissner M., A Novel Method for Determining Optimum Dimension Ratios for Small Rectangular Rooms, ARCHIVES OF ACOUSTICS, ISSN: 0137-5075, DOI: 10.24425/122369, Vol.43, No.2, pp.217-225, 2018 | | 20p. | |
| 7. | Meissner M., Acoustics of small rectangular rooms: Analytical and numerical determination of reverberation parameters, APPLIED ACOUSTICS, ISSN: 0003-682X, DOI: 10.1016/j.apacoust.2017.01.020, Vol.120, pp.111-119, 2017 | | 30p. |
Lista monografii:
| 1. | Meissner M., Wiśniewski K., Sound Informs, Harms, Heals 2019, Rozdział: Analytical and Numerical Study of Spatial Irregularity of Sound Field in Coupled Rooms, Wydawnictwa AGH, pp.82-97, 2021 |
| 2. | Meissner M., Aktualności inżynierii akustycznej i biomedycznej, Rozdział: Accuracy assessment of sound burst reproduction in small rectangular rooms, Polskie Towarzystwo Akustyczne, Oddział Krakowski, pp.7-19, 2018 |
| 3. | Meissner M., Zieliński T., Postępy Akustyki 2017, Rozdział: Shape optimization of rectangular rooms for improving sound quality at low frequencies, Polskie Towarzystwo Akustyczne, Oddział Górnośląski, pp.461-472, 2017 |
Wdrożenie:
brak wdrożenia