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2019 年度 実績報告書

非拡散音場の音響調整のための吸音処理手法の開発

研究課題

研究課題/領域番号 17K14771
研究機関神戸大学

研究代表者

奥園 健  神戸大学, 工学研究科, 助教 (40727707)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
キーワード室内音響設計 / 非拡散音場 / 吸音 / 微細穿孔板 / 通気性膜 / 波動音響シミュレーション / 有限要素法
研究実績の概要

本研究の目的はMPP吸音体と通気性膜吸音体による非拡散音場の音響調整に効果的な吸音処理手法の開発である。研究最終年度の令和元年度は下記の研究成果を得た。
1.効果的な吸音構造・吸音体配置の明確化:各種MPPと通気性膜吸音体の重要な基礎性能として、背後空気層をもつ二重MPP吸音体は単一吸音体と同様に吸音面に擦過角入射する音波に対しては吸音効果を示さないことが明らかとなった。一方、背後多孔質のMPP吸音体と多孔質吸音体は全固有振動モードに対して吸音効果を示し、特に低域において高い音圧レベルの低減効果を得られることを明らかにした。このことから背後空気層内になんらかの減衰を付与することが吸音性能向上の一つの鍵である。さらに、実大室を対象とした検討からも減衰層を含む吸音体が低域の残響時間と音圧レベルの低減に著しく効果的であることを示した。前年度までの結果を含め非拡散音場に効果的な吸音体配置として、天井に減衰層を含む吸音体を低域用に設置し、壁面の一部に中高音域用の薄型吸音体を設置することを提案した。
2.より高性能な吸音体の開発:従来の背後空気層をもつ単一・二重吸音体の性能を改善するため背後に多孔質仕切りを挿入する吸音体を提案し、従来に比べ低域を含めた全帯域において吸音性能の向上に効果的であることを明らかにした。今後、最適化を行うことでさらなる性能向上が見込まれる。また、前年度構築した背後アレイ構造の数理モデルの妥当性を自作音響管を用いて検証した。しかし管自体が残留吸音を示し、検証には精密な測定が必要であることが分かった。
3.予期せぬ研究成果:当初予定していなかったが、有限要素解析に必要な要素数を劇的に削減できるとされる平面波エンリッチメントを用いたFEMを開発し、先行研究で対象とされた音場に比べ13-20倍大きな室面積をもつ2次元室を対象にその有効性を実証した。

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2020 2019 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (1件) (うち国際共著 1件、 査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 1件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] Heriot-Watt University(英国)

    • 国名
      英国
    • 外国機関名
      Heriot-Watt University
  • [雑誌論文] Potential of Room Acoustic Solver with Plane-Wave Enriched Finite Element Method2020

    • 著者名/発表者名
      Okuzono Takeshi、Mohamed M Shadi、Sakagami Kimihiro
    • 雑誌名

      Applied Sciences

      巻: 10 ページ: -

    • DOI

      https://doi.org/10.3390/app10061969

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] 平面波エンリッチメントを用いたPartition of Unity FEMによる 室内音場解析 その1―精度検証―2020

    • 著者名/発表者名
      田丸加奈子 奥園健 向江俊一 阪上公博
    • 学会等名
      日本音響学会2020年春季研究発表会
  • [学会発表] 平面波エンリッチメントを用いたPartition of Unity FEM による 室内音場解析 その2 ―低次要素と高次要素の比較―2020

    • 著者名/発表者名
      向江俊一 奥園健 田丸加奈子 阪上公博
    • 学会等名
      日本音響学会2020年春季研究発表会
  • [学会発表] 平面波エンリッチメントを用いたPartition of Unity FEM による 室内音場解析2020

    • 著者名/発表者名
      奥園健 田丸加奈子 向江俊一 阪上公博
    • 学会等名
      日本音響学会建築音響研究会
  • [学会発表] 小規模矩形室に設置した各種MPP 天井吸音体の効果に関する有限要素解析2019

    • 著者名/発表者名
      奥園健 阪上公博
    • 学会等名
      日本建築学会大会
  • [学会発表] Dispersion-reduced time domain FEM for room acoustics simulation2019

    • 著者名/発表者名
      Takeshi Okuzono Kimihiro Sakagami Toru Otsuru
    • 学会等名
      23rd International Congress on Acoustics
    • 国際学会
  • [備考] Researchgate

    • URL

      https://www.researchgate.net/profile/Takeshi_Okuzono

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公開日: 2021-01-27  

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