Numerical Simulations in Room Acoustics using direct Coupling Techniques and Finite Elements

Martina Pospiech

ISBN 978-3-8325-3139-3
141 Seiten, Erscheinungsjahr: 2012
Preis: 39.50 €
Numerical Simulations in Room Acoustics using direct Coupling Techniques and Finite Elements

This thesis presents a coupling approach for time-harmonic problems in linear room acoustics. Therein the closed acoustic system is subdivided into air, sound source and different boundary components. The sound field of each air component is approximated with the help of modal basis functions and continuous transitions between single components are enabled by enforcing coupling conditions. Coupling to realistic boundary conditions is realized by wavenumber- and frequency-dependent impedance functions for plate-like sound absorbers. Afterwards the solution is computed by minimizing the energy based on Hamilton's Principle. For computing the basis functions and the energies of the components the Spectral Finite Element Method and the adapted Patch Recovery Method are applied. Finally numerical benchmark-simulations show the applications of this coupling approach.

Diese Dissertation befasst sich mit einem Kopplungsansatz für zeitharmonische Probleme der linearen Raumakustik. Das geschlossene akustische System wird in die einzelnen Komponenten Luftvolumen, Ränder und Schallquellen untergliedert, deren Schallfeld jeweils mit Hilfe von modalen Basisfunktionen beschrieben wird. Stetige Übergänge zwischen einzelnen Komponenten werden durch Kopplungsbedingungen erzwungen. Die Kopplung zu realistischen Randbedingungen wird durch wellenzahl- und frequenz-abhängige Impedanzfunktionen für plattenförmige Schallabsorber realisiert. Anschließend wird die Lösung mittels Energieminimierung basierend auf dem Hamiltonschen Prinzip berechnet. Zur Berechnung der Basisfunktionen und der Energien der einzelnen Komponenten werden die Spectral Finite Element Method und eine adaptierte Patch Recovery Methode verwendet. Abschließend wird die Anwendung des Kopplungsansatzes mittels numerischer Benchmark-Simulationen präsentiert.