Sound source characterization of vibrating bodies by theoretical and experimental techniques

Abstract

Sınır elemanları yöntemi (BEM) yaygın olarak kullanılan, bir çok yapısal ve akustik problemde başarıyla uygulanmış bir yöntemdir. Bu çalışmanın temel konusu olan, titreşen cisimlerin ses kaynağı karakterizasyonu, Helmholtz integral denkleminin yüzey hız ölçümleri ile beslenen BEM ile çözülmesi yoluyla gerçekleştirilmiştir. Bu işlemler için, tam ve yarım uzayda bulunan titreşen cisimlerin akustik analizi amacıyla bünyemizde geliştirilmiş olan bir bilgisayar programı MatLAB®'da yeniden yazılmıştır. Ayrıca bu program için, ses yutucu bir yüzeye sahip yarım uzaydaki akustik problemleri çözebilen yeni bir modül geliştirilmiştir. Program, ses kaynaklarının yerlerini göstermek için sonuçların işlenmesini ve bu kaynakların davranış özelliklerinin değerlendirilmesini mümkün kılmaktadır. Aktif gürültü kontrolüne yönelik olarak kullanılabilecek bu bilgisayar programı, öncelikle düzgün titreşen küre ve yarım küre gibi teorik akustik kaynaklar için denenmiştir. Daha sonra bir mühendislik uygulaması olarak, bir buzdolabının ses kaynaklarının belirlenmesi ve değerlendirilmesi işlemi gerçekleştirilmiştir. Buzdolabının altında bulunan ses yutucu bir yüzeyin pasif gürültü azaltımı etkisi de incelenmiştir. Buzdolabının akustik alanı için ses ölçümleri yapılmış ve bu ölçümlerden elde edilen sonuçlar, sayısal çözümler ile karşılaştırılmıştır. Boundary element method (BEM) is a widely used technique which has been successfully applied for many structural and acoustic problems. Sound source characterization of vibrating bodies which is the main subject of this study has been accomplished by solving Helmholtz integral equation via BEM fed by surface velocity measurements. For these operations, an available in-house computer code which enables to perform acoustic analysis of vibrating bodies in full and half space has been rewritten in MatLAB®. Additionally, a new module has been developed for this code to solve half-space acoustic problems in the presence of an impedance surface. The code is capable of post-processing operation to display sound source localizations and providing the data to be assessed by means of sound source characterization. This program which can be used for active noise control has been tested first for the theoretical acoustic sources; a dilating sphere and hemisphere. Then, as an engineering application, sound source characterization of a refrigerator has been performed. Passive noise control effect of an impedance surface under the refrigerator also has been examined. Sound measurements for the acoustic field of the refrigerator have been accomplished and compared with the numerical solutions.