محاسبه ضریب بازتاب و پراکندگی یک کاشی جاذب صوت و مقایسه نتایج به دست آمده از شبیه سازی با نتایج آزمایشگاهی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه صنعتی مالک اشتر

2 باشگاه پژوهشگران جوان و نخبگان، واحد شیراز، دانشگاه آزاد اسلامی، شیراز

چکیده

هدف این مقاله محاسبه ضریب بازتاب و پراکندگی امواج تخت صوتی تابیده‌شده به یک کاشی جاذب صوت می‌باشد. شبیهسازی‌های این مقاله با استفاده از نرم‌افزار کامسول انجام شده و نتایج به‌دست‌آمده برحسب فرکانس موج فرودی گزارش شده است. لازم به ذکر است که کاشی جاذب صوت شامل یک آرایه از مخروط‌های تنگ پکیده است که روی یک صفحه تخت قرار دارند. به‌ علاوه، جنس کاشی جاذب صوت لاستیک بوتیل آلاییده شده با فلزات مختلف می‌باشد. از مقایسه نتایج به‌دست‌آمده در این مقاله با موارد تحلیلی یا آزمایشگاهی گزارش شده، به این نتیجه می‌رسیم که شبیه‌سازی‌های انجام‌شده از دقت قابل قبولی برخورداراست. همچنین مشاهده می‌شود، که کاشی ساخته‌شده از لاستیک بوتیلِ آلاییده شده با فلز آلومینیوم نسبت به سایر نمونه‌ها ضریب پراکندگی و ضریب بازتاب بالاتری دارد؛ بنابراین بهتر است برای کاهش شدت صوت در آزمایشگاه‌های صوتی از این نمونه استفاده شود.
 

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

The Calculation of Reflectivity and Scattering Indexes of an Absorbent Tile and Comparison of Obtained Results by Simulation with Empirical Results

نویسندگان [English]

  • Hossein Shahmirzaee 1
  • Mohammad Ali Alidoostan 1
  • Ghasem Safarpour Dehkordi 2
1 Malek-Ashtar University of Technology
2 Young Researchers and Elite Club, Shiraz Branch, Islamic Azad University, Shiraz
چکیده [English]

The main goal of this paper is to calculate the reflectivity index and scattering index of incident acoustic plate waves from a sound absorbent tile. The simulations are performed using Comsol software and obtained results are plotted as a function of the frequency of incident wave. It should be noted that the acoustic absorbent tile consists of an array of close-packed cones which are placed on a simple plate. Additionally, the acoustic absorbent tile is made of metal loaded butyl rubber. The butyl rubber is loaded with aluminum and lead. By comparing obtained results with analytical and experimental reported results one can deduce that performed simulations with Comsol software are as reliable as expected. Moreover, it is shown that the absolute values of the scattering index and reflectivity index of tile which is made of aluminum loaded butyl rubber are larger and hence this tile should be applied in experimental fabrication.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Scattering index
  • Reflectivity index
  • Sound absorbent tile
  • Butyl rubber

[1] Rayleigh JWS. The Theory of Sound. 2nd ed. New York: Dover:1945.

[2] Lamb H. Hydrodynamics. 6th ed. Cambridge: Cambridge Univ. Press: 1932.

[3] Mitri FG, Acoustic scattering of a Bessel vortex beam by a rigid fixed spheroid. Annals of  Physics. 2015 Dec 31;363:262-74.

[4] Faran Jr JJ. Sound scattering by solid cylinders and spheres. The Journal of the acoustical society of America. 1951 Jul;23(4):405-18.

[5] Diercks KJ, Hickling R. Echoes from hollow aluminum spheres in water. The Journal of the Acoustical Society of America. 1967 Feb;41(2): 380-93.

[6] Sodagar S, Honarvar F, Sinclair AN. Multiple scattering of an obliquely incident plane acoustic wave from a grating of immersed cylindrical shells. Applied Acoustics. 2011 Jan 31;72(1):1.

[7] Kakogiannos NB, Roumeliotis JA. Acoustic scattering from a sphere of small radius coated by a penetrable one. The Journal of the Acoustical Society of America. 1995 Dec;98(6):3508-15.

[8] Elhanaoui A, Aassif E, Maze G, Décultot D. Acoustic scattering by a two-layer cylindrical tube immersed in a fluid medium: Existence of a pseudo wave. Ultrasonics. 2016 Feb 29;65:131-6.

[9] Anand A, Pandey A, Kumar BR, Paul J. An efficient high-order Nyström scheme for acoustic scattering by inhomogeneous penetrable media with discontinuous material interface. Journal of Computational Physics. 2016 Apr 15;311:258-74.

 

[10] Di Meglio A. Finite element-boundary elements modelling of acoustic scattering from viscoelastic anechoic structures (Doctoral dissertation, University of Birmingham); 2000.

[11] Lee WM. Three-dimensional acoustic scattering by multiple spheres using collocation multipole method. International Journal of Solids and Structures. 2015 Jun 15;63:39-49.

[12] Amirkulova FA, Norris AN. Acoustic multiple scattering using recursive algorithms. Journal of Computational Physics. 2015 Oct 15;299:787-803.

 [13] Chai Y, Li W, Gong Z, Li T. Hybrid smoothed finite element method for two-dimensional underwater acoustic scattering problems. Ocean Engineering. 2016 Apr 1;116:129-41.

 [14] Hennion AC, Bossut R, Decarpigny JN, Audoly C. Analysis of the scattering of a plane acoustic wave by a periodic elastic structure using the finite element method: Application to compliant tube gratings. The Journal of the Acoustical Society of America. 1990 May;87(5):1861-70.

[15] Easwaran V, Munjal ML. Analysis of reflection characteristics of a normal incidence plane wave on resonant sound absorbers: A finite element approach. The Journal of the Acoustical Society of America. 1993 Mar;93(3):1308-18.

[16] COMSOL Multiphysics®. Acoustics Module User’s Guide. Version 4.2. USA: Inc. Burlington, MA, 2011.

[17] Heller A. Anechoic tank lining. Washington, DC. assignor to the United States of America as represented by the Secretary of the Navy, Filed Dec 29, 1955, Ser No 556. Patented Aug. 01, 1961.

[18] Lyrintzis AS. Surface integral methods in computational aeroacoustics—From the (CFD) near-field to the (Acoustic) far-field. International journal of aeroacoustics. 2003 Apr;2(2):95-128.

[19] Berenger JP. A perfectly matched layer for the absorption of electromagnetic waves. Journal of computational physics. 1994 Oct 1;114(2):185-200.

[20] Berenger JP. Three-dimensional perfectly matched layer for the absorption of electromagnetic waves. Journal of computational physics. 1996 Sep 1;127(2):363-79.