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例題５ キャビティの共鳴
本例題について
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キャビティの中の振動板により励振された音波を計算しています
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キャビティの共振周波数と同じ周波数で励振したとき、強い音波がキャビティから発射されます
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表に記載されていない条件はデフォルトの条件を使用します。
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Femtetのバージョンや環境により結果が多少ことなります。
解析モデルダウンロード
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プロジェクトファイルをダウンロード（右クリックし、名前を付けてリンク先を保存してください。）
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軸対称モデル"AxialＳｙｍＭｏｄｅｌ"と、３次元モデル"3dModel"を含みますが、以下では軸対称モデルのみを説明します。
３次元 "3dModel" は、対称性を利用して1/4だけ計算する解析モデルです。計算しやすいよう、メッシュサイズ、解析周波数を軸対称モデルとは変えています。
軸対称モデルとの比較などにご利用ください。
解析空間
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項目 |
条件 |
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解析空間 |
軸対称 |
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モデル単位 |
mm |
解析条件
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項目 |
条件 |
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音波解析[Mach] |
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解析の種類 |
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解析オプション |
選択なし |
タブ設定内容は別途表でまとめる。
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タブ設定 |
設定項目 |
条件 |
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調和解析 |
周波数：スイープ値 |
最小： 1[kHz] 最大：20[kHz] 周波数間隔：0.1[kHz] |
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周波数：スイープタイプ |
等間隔 周波数間隔 |
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周波数スイープ |
逐次スイープ |
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原点座標 |
X：0 Z：0 |
モデル図
軸対称モデルなので右半分だけをシートボディで空気を定義し、円表面に開放境界条件を
適用しています。また、キャビティ内部の底面に速度境界条件を適用しています。
BODY属性および材料定数の設定
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BODY No./BODY Type |
BODY名 |
材料名 |
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8/Sheet |
空気 |
000_空気※ |
※材料データベースを利用
境界条件
キャビティの底面に速度境界条件、周囲を開放境界条件を設定します。
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境界条件名/Topology |
タブ |
境界条件の種類 |
条件 |
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v/Edge |
音波 |
速度 |
1[m/s] |
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Open/Face |
音波 |
開放境界 |
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解析結果
下図は、x=0, z=10における音圧レベル[dB]の周波数特性を示しています。
8.8[kHz]で強い音圧になることがわかります。
下記はヘルムホルツの式による共振周波数の近似値で、8.69[kHz]という値が得られました。
Femtetの方が少し高い周波数になりましたが、おおむね一致していることが確認できました。
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| Ｃ：音速、Ｖ：キャビティの体積 |
駆動周波数8.8[kHz]での音圧レベル[dB]のグラデーションカラーコンター図を示します。
キャビティの中で強い音圧になっていることがわかります。