유한요소법에 의한 음장해석에 관한 연구

Analysis of Sound Fields by Finite Element Method

유한요소법은 일반적으로 변분원리를 이용해 정식화를 하고 있으나, 본 연구에서는 웨이티드 잔차법으로 아주 좋은 근사해를 얻을 수 있다는 Galerkin법에 의해 Helmholtz방정식으로부터 직접 유산요소 정식화하는 방법을 소개하고, 정식화한 수치계산법을 2, 3차원 음장의 고유모드 및 음향방사상태해석에 응용하였다. 또한 수치 계산결과를 확인하기 위하여 간단한 모형을 제작, 실내음향 모드와 음압분포 등의 측정도 병행하였으며 그 결과, 유한요소법에 의한 수치해석결과의 측정치가 잘 맞는 것을 알았다.

The finite element method is usually formulated by utilizing the variation principle. In this paper, we introduce the approximate equation of finite element from Helmholtz eqation by means of the Galerkin method, which provides the best approximation of those methods known as the method of weighted residuals, and a numerical simulation based of the finite element method is applied to analysing the acoustic modes and the pattern of sound radiation in two and three dimensional sound fields. Beside the numerical calculations, the acoustic modes and the sound pressure level are mesured by scale model experiments. The finite element analysis of the model shows very good agreement with the mesured results.