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Finite element room acoustics simulation based on measurement method using ensemble averaging technique with uncertainty control

Research Project

Project/Area Number 16H04465
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Research Field Architectural environment/Equipment
Research InstitutionOita University

Principal Investigator

Otsuru Toru  大分大学, 理工学部, 教授 (30152193)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 岡本 則子  北九州市立大学, 国際環境工学部, 准教授 (00452912)
富来 礼次  大分大学, 理工学部, 准教授 (20420648)
Project Period (FY) 2016-04-01 – 2019-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2018)
Budget Amount *help
¥16,640,000 (Direct Cost: ¥12,800,000、Indirect Cost: ¥3,840,000)
Fiscal Year 2018: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
Fiscal Year 2017: ¥6,110,000 (Direct Cost: ¥4,700,000、Indirect Cost: ¥1,410,000)
Fiscal Year 2016: ¥8,060,000 (Direct Cost: ¥6,200,000、Indirect Cost: ¥1,860,000)
Keywords吸音率 / 表面インピーダンス / 不確かさ / 有限要素法 / 音場 / 数値解析 / 音響シミュレーション / 吸音測定 / インピーダンス / 音圧・粒子速度センサ / 室内音場シミュレーション / 現場測定 / 室内音響 / 音響数値シミュレーション / 境界条件 / 校正法 / 建築環境・設備 / 室内音響シミュレーション / 解析精度 / 粒子速度センサ
Outline of Final Research Achievements

A series of measurements revealed that the proposed method (EA method) results sound absorption coefficient values with uncertainties less than 0.04, provided PU sensor is calibrated on site following the procedure presented in the study. Design of an acoustic tube for PU sensor calibration was presented that is effective in the frequency region between 100 Hz tand 3000 Hz. Measured impedance values were provided to construct the boundary conditions for room acoustics simulation by finite element method (FEM) and the results were compared with measured values. The effect of a soft boundary condition onto sound field was also examined by FEM to show specific changes in sound pressure distributions. A dissipation matrix was newly constructed and the effect of the temperature distribution onto sound absorption measurement in reverberation room was revealed that the existence of temperature distribution contributes to improve the diffuseness of the room.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

コンピュータの発達により高精度の音響シミュレーションが可能になったが、その有効性は与える吸音特性の不確かさに大きく依存する。本研究では、既存の測定法では達成が容易ではない不確かさ(σ<0.04)のもとで、吸音特性を測定する手法を開発し、測定された値を用いた音響シミュレーションの精度等を検証しようとするものである。さらに、数値解析の特長を活用し、近年、国際的に課題とされている室内の温度勾配が室内音響へ及ぼす影響について検討し、温度勾配の存在が残響曲線の折れ曲りを緩和する傾向を明らかにする等、建築音響の新たな展開の契機を提示した。測定法、解析手法ともに、音響技術全般に革新をもたらすものである。

Report

(4 results)
  • 2018 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2017 Annual Research Report
  • 2016 Annual Research Report
  • Research Products

    (91 results)

All 2019 2018 2017 2016 Other

All Int'l Joint Research (2 results) Journal Article (39 results) (of which Peer Reviewed: 12 results,  Open Access: 4 results,  Acknowledgement Compliant: 8 results) Presentation (49 results) (of which Int'l Joint Research: 10 results,  Invited: 4 results) Remarks (1 results)

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      2018年度第58回日本建築学会九州支部研究発表会
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  • [Presentation] 有限要素法を用いた室内音場解析の境界条件に関する研究ー模型室を対象とした吸音特性測定値の数値解析手法への適用2019

    • Author(s)
      竹永尚輝、大鶴徹、富来礼次、岡本則子
    • Organizer
      2018年度第58回日本建築学会九州支部研究発表会
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  • [Presentation] Reproducibility of sound absorption and surface impedance of materials measured in a reverberation room by ensemble averaging technique using a pressure-velocity sensor2018

    • Author(s)
      Sakamoto Noriaki、Otsuru Toru、Tomiku Reiji、Yamauchi Saki
    • Organizer
      25th International Congress on Sound and Vibration 2018
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] A fundamental discussion on boundary modeling by ensemble averaging for room acoustics simulations2018

    • Author(s)
      Otsuru Toru、Tomiku Reiji、Okamoto Noriko, Yamauchi Saki, Sakamoto Noriaki, Takenaga Naoteru
    • Organizer
      25th International Congress on Sound and Vibration 2018
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] UNDERWATER SOUND FIELD ANALYSIS IN SWIMMING POOL BY FINITE ELEMENT METHOD2018

    • Author(s)
      Hoshino Tsuguto, Otsuru Toru, Tomiku Reiji
    • Organizer
      25th International Congress on Sound and Vibration 2018
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] A TRIAL APPLICATION OF SOUND ABSORPTION MEASUREMENT METHOD USING ENSEMBLE AVERAGING TECHNIQUE ONTO LIQUID WATER2018

    • Author(s)
      Otsuru Toru, Tomiku Reiji, Sakamoto Noriaki
    • Organizer
      WESPAC2018
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    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] A GENERAL OVERVIEW OF MEASUREMENT METHOD FOR SOUND ABSORPTION AND SURFACE IMPEDANCE OF MATERIALS USING ENSEMBLE AVERAGING2018

    • Author(s)
      Sakamoto Noriaki, Otsuru Toru, Tomiku Reiji
    • Organizer
      WESPAC2018
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    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 有限要素法を用いたスイミングプール内に形成される音場に関する研究2018

    • Author(s)
      星野嗣人,大鶴徹,富来礼次,白濱亜梨沙
    • Organizer
      日本音響学会建築音響研究会
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  • [Presentation] アンサンブル平均と音圧-粒子速度センサを用いた吸音特性測定の再現性2018

    • Author(s)
      大鶴徹、富来礼次、坂本憲昭、岡本則子
    • Organizer
      日本音響学会騒音・振動研究会
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      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] アンサンブル平均を利用した建築材料の吸音特性のin-situ 測定法に関する研究- 表面に塗装を施した岩綿吸音板の吸音特性の測定 -2018

    • Author(s)
      岡本則子,大鶴徹,富来礼次
    • Organizer
      2018年度日本建築学会大会(東北)
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  • [Presentation] ヘルムホルツ型共鳴器を含む音場の有限要素解析ー直接法とモード解析による解析結果の比較ー2018

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      衞藤逸平、大鶴徹、富来礼次
    • Organizer
      2018年度日本建築学会大会(東北)
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  • [Presentation] 音圧-粒子速度センサを用いたアンサンブル平均を利用した材料の吸音特性のin-situ測定に関する研究ー現場の相違に起因する吸音率測定の不確かさー2018

    • Author(s)
      松岡大樹、大鶴徹、富来礼次、坂本憲昭、吉本亮太
    • Organizer
      2018年度日本建築学会大会(東北)
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  • [Presentation] 温度勾配が室内音場における音響指標に与える影響ー二次元矩形室を用いた基礎的検討ー2018

    • Author(s)
      星野嗣人,大鶴徹,富来礼次,白濱亜梨沙
    • Organizer
      2018年度日本建築学会大会(東北)
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  • [Presentation] アンサンブル平均を利用した材料の吸音特性のin-situ測定法に関する境界要素解析ー音源数の低減に関する検討ー2018

    • Author(s)
      大倉翔平、大鶴徹、富来礼次
    • Organizer
      2018年度日本建築学会大会(東北)
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  • [Presentation] 音圧-粒子速度センサを用いる吸音特性のin-situ測定法に適したセンサ校正法について2018

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      大鶴徹,富来礼次、坂本憲昭
    • Organizer
      日本音響学会2018年秋季研究発表会
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  • [Presentation] アンサンブル平均を利用した材料の吸音特性のin-situ測定法に関する研究 -再現性の検討-2018

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      坂本憲昭、大鶴徹,富来 礼次、大倉 翔平、松岡大樹、吉本亮太
    • Organizer
      日本音響学会2018年秋季研究発表会
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  • [Presentation] アンサンブル平均を利用した材料の吸音特性のin-situ測定法に関する境界要素解析-高周波数帯域における受音点位置に関する検討-2018

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      大倉翔平、大鶴徹、富来礼次
    • Organizer
      日本音響学会2018年秋季研究発表会
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      星野嗣人,大鶴徹,富来礼次
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      日本音響学会2018年秋季研究発表会
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      星野嗣人,大鶴徹,富来礼次
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      公益社団法人日本騒音制御工学会平成30(2018)年秋季研究発表会
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      岡本則子、大鶴徹,富来礼次
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      2017年度第57回日本建築学会九州支部研究発表会
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    • Author(s)
      大倉翔平、大鶴徹、富来礼次
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      2017年度第57回日本建築学会九州支部研究発表会
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  • [Presentation] ヘルムホルツ型共鳴器を含む音場の有限要素解析2018

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      西郷さくら、大鶴徹、富来礼次、星野嗣人
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      2017年度第57回日本建築学会九州支部研究発表会
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  • [Presentation] 音圧 - 粒子速度センサを用いたアンサンブル平均を利用した材料の吸音特性のin-situ 測定に関する 研究2018

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      山内沙紀、大鶴徹、富来礼次、立川昂希、坂本憲昭
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      2017年度第57回日本建築学会九州支部研究発表会
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  • [Presentation] 有限要素室内音場解析における室形状及び境界条件の取り扱いに関する検討2017

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      大鶴徹、富来礼次、岡本則子、奥園健
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      日本建築学会大会
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  • [Presentation] ヘルムホルツ型共鳴器を含む音場の有限要素解析ー表面インピーダンス設定に関する基礎的検討2017

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      西郷さくら、大鶴徹、富来礼次
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      日本建築学会大会
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  • [Presentation] アンサンブル平均を利用した材料の吸音特性のin-situ測定に関する研究ー音響管を用いるpuセンサ校正法改良のための基礎的検討2017

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      山内沙紀、大鶴徹、富来礼次
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      日本建築学会大会
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  • [Presentation] アンサンブル平均を用いた材料の吸音特性の<i>in-situ</i>測定法の簡易化に関する境界要素解析ー音の入射範囲の広帯域化及び音源数の低減に関する検討2017

    • Author(s)
      大倉翔平、大鶴徹、富来礼次、岡本則子
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      日本建築学会大会
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      Otsuru Toru、Tomiku Reiji、Yamauchi Saki、Sakamoto Noriaki
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      日本音響学会研究発表会(秋季)
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  • [Presentation] アンサンブル平均を利用した材料の吸音特性のin-situ測定法に関する研究 -低周波数域への測定範囲拡張に関する検討-2017

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      坂本憲昭、大鶴徹、富来礼次、山内沙紀
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      日本音響学会研究発表会(秋季)
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      西郷さくら、大鶴徹、富来礼次、岡本則子
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      日本音響学会研究発表会(秋季)
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      日本音響学会研究発表会(秋季)
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  • [Presentation] 有限要素法による室内音場解析の境界条件に関する研究 -模型室を対象とした解析に用いる吸音特性測定値の検討-2017

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      竹永尚輝、大鶴徹、富来礼次、岡本則子
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      日本音響学会研究発表会(秋季)
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      REGIONAL CONFERENCE ON ACOUSTICS AND VIBRATION
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      星野嗣人、大鶴徹、富来礼次
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      Sakura Saigo, Toru Otsuru, Reiji Tomiku
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      Saki Yamauchi, Toru Otsuru, Reiji Tomiku
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      Youngnam-Kyushu Joint Conference on Acoustics
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      Pukyong National University (Busan, 韓国)
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      坂本浩平、大鶴徹、富来礼次、岡本則子
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      第56回日本建築学会九州支部研究報告会
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      長崎大学(長崎市、長崎県)
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  • [Presentation] アンサンブル平均を利用した材料の吸音特性のin-situ測定に関する研究 ー音圧-粒子速度センサの校正に関する基礎的検討ー2017

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      山内沙紀、大鶴徹、富来礼次
    • Organizer
      第56回日本建築学会九州支部研究報告会
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      長崎大学(長崎市、長崎県)
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  • [Presentation] 第56回日本建築学会九州支部研究報告集(環境系)2017

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      西郷さくら、大鶴徹、富来礼次
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      第56回日本建築学会九州支部研究報告会
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      長崎大学(長崎市、長崎県)
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      大鶴徹、富来礼次、山内沙紀
    • Organizer
      日本建築学会第77回音シンポジウム
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      建築会館(港区、東京都)
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      大鶴徹
    • Organizer
      日本音響学会建築音響研究会
    • Place of Presentation
      九州大学(福岡市、福岡県)
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  • [Presentation] A Synthesized Boundary Condition for Wave-based Room Acoustics Simulations using Ensemble Averaged Impedance Measured In-situ2016

    • Author(s)
      Toru Otsuru, Reiji Tomiku, Noriko Okamoto, Sakura Saigo, Saki, Yamauchi
    • Organizer
      ASA-ASJ Joint Meeting 2016
    • Place of Presentation
      Hilton Hawaiian Village (Hawaii , アメリカ合衆国)
    • Year and Date
      2016-11-29
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] An discussion on the uncertainty of absorption char- acteristics measured by ensemble averaging technique for room acoustics simulations2016

    • Author(s)
      Toru Otsuru, Reiji Tomiku, Noriko Okamoto, Emi Ueda
    • Organizer
      22th International Congress on Acoustics
    • Place of Presentation
      UCA Convention Center (Buenos Aires, アルゼンチン)
    • Year and Date
      2016-09-05
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  • [Remarks] O2L Otsuru Lab. at Oita University

    • URL

      http://toikidenet.hwe.oita-u.ac.jp/otsurulab/index.html

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      2016 Annual Research Report

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Published: 2016-04-21   Modified: 2020-03-30  

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