Geri Dön

Broadband ventilated acoustic metamaterial design with coupled space-coiled resonators

Uzayda kıvrılmış bağlaşık rezonatörlerle geniş bantlı havalandırmalı akustik metamalzeme tasarımı

PDF İndir

  1. Tez No: 817950
  2. Yazar: AHMET KARAKOYUN
  3. Danışmanlar: PROF. DR. ÇETİN YILMAZ
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2023
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: Boğaziçi Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Bilim Dalı
  13. Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.

Özet

Bu tezde, uzayda kıvrılmış bağlaşık rezonatörlerle geniş bantlı havalandırmalı akustik metamalzeme tasarımı incelenmiştir. Temel amaç geniş bir frekans aralığında yüksek düzeyde ses azalması sağlayan ve hava akışı sırasında minimum hava basıncı kaybı ile sonuçlanan akustik metamalzeme tasarımları belirlemektir. Rezonatörlerin sayısı ve boyutları bu amaç için optimize edilmiştir. İkiden fazla rezonatörü (kanalı) birleştirmek için tek rezonatörlü tasarımın analitik modeli transfer matris yöntemi kullanılarak oluşturulmuştur. Akabinde doğrulama için iletim kaybı özellikleri sonlu elemanlar modeli ile karşılaştırılır. Bir rezonatör için doğrulamadan sonra, transfer matrislerinin paralel bağlanması kullanılarak iki rezonatörlü tasarımın analitik modeli elde edilmiştir. Transfer matrislerinin paralel bağlantısına yönelik türetme yapıldıktan sonra, ikiden fazla rezonatöre sahip tasarımın analitik modeli için yeni bir yöntem önerilmiştir. Bu yöntem kullanılarak, belirli bir iletim kaybı kısıtlaması için en geniş frekans aralığında ses yalıtımı gerçekleştirmek amacıyla bağlaşık rezonatörlerin sayısı ve/veya boyutları değiştirilerek eniyileme yapılmıştır. Rezonatörlerin uygun sayısı ve boyutları belirlendikten sonra, önerilen tasarımın sonlu eleman modeli oluşturulmuştur. Genetik algoritma kullanılarak, sonlu elemanlar modelindeki uzunlukları belirlemek için analitik rezonatör uzunlukları güncellenmiştir. Yalıtım aralığının hedef iletim kaybı ve kanal boyutlarına bağlılığını göstermek için parametrik çalışmalar yapılmıştır. 10 dB gibi düşük iletim kaybı hedefleri için, iki kanallı tasarımın hem geniş yalıtım aralığı hem de düşük basınç kaybı sağlayabildiği gösterilmiştir. Öte yandan, 50 dB veya 60 dB gibi yüksek iletim kaybı hedefleri için üç veya dört kanallı tasarım iki kanallı tasarımdan daha geniş yalıtım aralığı ve daha düşük basınç kaybı sağlayabilmektedir.

Özet (Çeviri)

In this thesis, broadband ventilated acoustic metamaterial design with coupled space-coiled resonators is studied. The main aim is to determine acoustic metamaterial designs, which provide high level of sound attenuation in a wide frequency range and results in minimum air pressure loss during airflow. The number and dimensions of the resonators are optimized for this aim. In order to accomplish coupling with more than two resonators, i.e., channels, an analytical model of the design having one resonator is obtained by using the transfer matrix method. Consequently, transmission loss characteristics are compared with the finite element model for verification. After verification for one resonator, the analytical model of the design having two resonators is obtained by using parallel connection of transfer matrices. Once the derivation regarding parallel connection of transfer matrices is done, a new methodology for the analytical model of the design having more than two resonators is proposed. By using this methodology, optimization is conducted by changing the number and/or the dimensions of the coupled resonators to accomplish sound isolation in the widest frequency range for a given transmission loss constraint. After determining the proper number and dimensions of the resonators, the finite element model of the proposed design is constructed. By using genetic algorithm, the analytical resonator lengths are updated to determine the lengths in the finite element model. Parametric studies are conducted to show the dependence of isolation bandwidth on target transmission loss and channel dimensions. It is shown that for low transmission loss targets such as 10 dB, a two channel design can provide both large isolation bandwidth and low pressure loss. On the other hand, for high transmission loss targets such as 50 dB or 60 dB, a three or four channel design can provide both wider isolation bandwidth and lower pressure loss than a two channel design.

Geri Dön