干渉縞の計算（2次元、過渡解析）

本例題について

• 音波解析例題3の調和解析による干渉縞を過渡解析で再現します。

• 時刻経過に伴い音圧分布は定常状態へと移行し、その結果が調和解析の結果と一致することを確認します。

• 表に記載されていない条件は初期設定の条件を使用します。
   

解析空間

解析条件

ここでは過渡解析の解析条件を示します。

調和解析の主な解析条件については例題3と同様です。異なる点は比較する周波数（解析周波数）で、

比較用に解析周波数は1kHzのみとしています。

メッシュタブでは標準メッシュサイズを 0.02m に設定しています。

過渡解析タブでは時間ステップを以下のように設定しています。時刻ステップを自動とすることで数値

不安定性を起こさない時刻ステップ幅が自動設定されます。ステップ数20000に対して出力間隔が

100のため、合計200ステップのフィールドデータが出力されます。

モデル図

2次元モデルを作成しています。半円形状と2つの直方体形状のシートボディを組み合わせてAirを作成し、
音圧発生部分に正弦波による速度境界条件を適用し、半円形状の円周部には開放境界条件を適用
しています。

ボディ属性および材料定数の設定

※材料データベースを利用

境界条件

過渡解析での開放境界条件と速度の境界条件を適用します。比較する調和解析の境界条件は例題3
における圧力境界を速度境界(0.01[m/s])としたものです。

解析結果

過渡解析における、10ステップ目、25ステップ目、40ステップ目における粒子速度のグラデーションコンター図を示します。

結果を見やすくするため、グラデーションコンター図の設定で最大値/最小値を10[mm/s]/0 [mm/s]としています。

注意：各ステップにおける時刻は時刻ステップが自動の場合はメッシュに依存します。そのため、ここで示している各ステップ

における時刻は標準メッシュサイズを0.02[m]としたときのおおよその目安となります。

10ステップ目 [1.55ms]

25ステップ目[3.86ms]

40ステップ目[6.18ms]

これらの結果より、時刻経過に伴い音波が伝搬し干渉縞が形成される様子が確認できます。

次に170ステップ目と、過渡解析と同条件で調和解析を行った結果の粒子速度のグラデーションコンター図を示します。

170ステップ目[26.3ms]　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　 　　　　　　　　調和解析[1kHz、位相0°]

過渡解析では解析結果テーブルからグラフ表示できる放射パワーのグラフ（下図）より25ms（およそ160ステップ目）以降ではほぼ定常状態と

なっていることが確認できます。実際、定常状態である170ステップ目の粒子速度のグラデーションコンター図は、調和解析結果の粒子速度

のグラデーションコンター図とほぼ同一となっており、過渡解析結果の正しさを確認することができます。

(注意：過渡解析の結果は時刻によって変遷するため、定常状態へ移行後はすべての時刻で調和解析の結果と同じになるわけではありません。

定常状態である調和解析の結果のどこかの位相の結果と一致します。上記では0°の位相の結果が170ステップ目と同一になるということに

なります。)