2021 Fiscal Year Research-status Report
Development of wave-based numerical methods able to predict room acoustics at full audible ranges
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20K04806
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| Research Institution | Kobe University |
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Principal Investigator |
奥園 健 神戸大学, 工学研究科, 助教 (40727707)
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2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 室内音響シミュレーション / 波動音響解析 / Partition of Unity FEM / 拡張作用境界 / 高性能音響解析 / インパルス応答 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、建築音響分野において、従来困難とされてきた、可聴域全域、かつ、高精度な境界条件に基づく室内音響予測を可能とする波動数値解析技術の確立である。具体的にはPartition of Unity FEM (PUFEM)による室内音響解析手法の開発を試みている。令和3年度は、平面波エンリッチメントを用いたPUFEMによる音響解析手法の頑健性に関する検証として、2種の平面波エンリッチメントの方法の比較、及び解析モデルが持つ室形状の複雑さと使用するメッシュの空間分解能が解析の精度と頑健性に与える影響を検証した。最終的に多周波数応答解析において、頑健性と効率性を両立した解析を行うためのメッシュ生成に関する提案を行った。得られた成果は以下の通りである。
1.Constant-qとVariable-qと呼ばれる2種の平面波エンリッチメントを用いるPUFEMの頑健性を、拡散体を含む2次元オフィス内音場を対象に比較し、Variable-qアプローチがより高い頑健性を持つことを明らかにした。
2.より頑健な解析を行うには、「メッシュにおける最大要素サイズを上限周波数の波長と同程度とした方がよい」ことを明らかにした。この指針は計算コストの観点からも推奨できる。
3.従来の1次と2次FEMと比較したPUFEMの優位な点として、室内音響評価に不可欠なインパルス応答波形を長時間に渡って高精度に近似可能であることを明らかにした。一方、2次FEMはその離散化誤差特性により、時間の経過に従い波形の劣化が生じることを示した。
上記の成果は英文学術雑誌ACOUSTICSへ投稿し、2022年1月にオンライン掲載された。また、前年度投稿済みであった論文2編がそれぞれAcoustical Science and TechnologyとApplied Acousticsへ掲載され、合計3編の学術論文の掲載を達成した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
前年度の実施報告書に記載した通り、当初予期していなかった点の解決に時間を要している。しかし、本年度は本研究に関わる成果を3編の学術論文として英文学術誌に掲載することができ着実に成果を積み上げている。さらに、未だ完全な解決には至っていないものの、PUFEMによる音響解析手法を実用的に用いるにあたり重要となる頑健な平面波数の重畳数の設定方法の開発に関して、メッシュ作成の観点から、指針を提案できたことは重要な成果であると考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和4年度は、本年度得られた知見を基礎として、1)引き続き2次元解析における頑健な平面波数の重畳数の設定方法の模索、2)頑健な3次元解析手法の開発、3)大規模空間の室内音響予測への適用、を行う予定である。
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