Az élhang aeroakusztikai szimulációja

Élhangnak nevezzük azt az aeroakusztikai jelenséget, amikor egy sík szabadsugár, a befúvással szemben lévő éknek ütközik. Az ék destabilizálja a szabadsugár áramlását, a kialakuló nyomásingadozás pedig akusztikus dipólsugárzóként működik. Ez a hang biztosítja a gerjesztést különböző fúvós hangszerek, pl. a furulya, vagy éppen az orgonák ajaksípjai esetén. A jelenség számos más alkalmazásban is számottevő, például a közlekedési zajban nagysebességű vonatok áramszedői által keltett hangoknál. A dolgozatban bemutatott vizsgálat célja olyan aeroakusztikai modell fejlesztése, mely képes az élhang valósághű reprodukciójára.

A vizsgálat során egy kétdimenziós modellt hoztam létre szakirodalmi adatok alapján egy élhang-elrendezéshez. A szimuláció az úgynevezett hibrid módszerrel készült, amely egy áramlástani és egy aeroakusztikai rendszerből áll. Az áramlástani szimuláció során OpenFOAM programot használtam, amely végestérfogat módszerrel oldja meg a Navier-Stokes-egyenleteket. Ezután az akusztikai forrásteret Lighthill analógiája alapján számítottam ki, majd ennek felhasználásával a terjedés szimulálására végeselem módszert alkalmaztam az úgynevezett végtelen-elem kiterjesztés segítségével. Az aeroakusztikai módszerek során időtartománybeli számításokra szorítkoztam saját készítésű Matlab kóddal.

Az eredmények validálásához - hasonló módon - megvizsgáltam egy forgó örvénypár által keltett hangteret, amelynek ismert az analitikus megoldása is. Végül a szakirodalomból vett valós elrendezésen mért vizsgálatokkal vetettem össze a számításaim eredményeit. Igazoltam, hogy a megvalósított hibrid modell alkalmas az élhang jellemzőinek számítására.

szerző

• 
  Geda Márton
  villamosmérnöki
  nappali

konzulens

• 
  Dr. Rucz Péter
  adjunktus, Hálózati Rendszerek és Szolgáltatások Tanszék

helyezés