Design and analysis of tunable acoustic louvers using an opensource finite element platform

Bu çalışmada, akustik saçılma problemi açık kaynaklı bir sonlu elemanlar analiz platformu olan FEniCS kullanılarak çözüldü. İlgili mühendislik problemlerine bir çözüm paketi oluşturmak amacıyla FEniCS'in yanı sıra çeşitli kitaplıklarla da entegre edilebilen web-tabanlı interaktif komut satırı Jupyter Notebook'ta modüler betikler yazıldı. İki boyutlu geometriler için eleman ağları oluşturmak ve sınır koşullarını tanımlamak için yüksek kontrol ve hassasiyet sağlayan GMSH kütüphanesi kullanıldı. Açık alan tarifleyen dış Helmholtz problemi sonsuz çözüm alanı yutma sınır koşulu kullanılarak kırpıldı ve sonlu bir çözüm alanı oluşturuldu. Sommerfeld, BGT-1 ve BGT-2 yutma sınır koşulları için hata analizleri yapıldı. Tasarım değişkenlerine bağlı oluşturulan eleman ağları ile optimizasyon yapmak mümkün oldu. Parametre taraması ve Nelder-Mead yöntemleri üzerine bir optimizasyon algoritma paketi geliştirildi. Tekli ve çoklu saçınım problemlerine uyarlanan bu en iyileme yöntemleri ile yapılan analizler sonucunda küçük geometrik değişikliklere az hassasiyet gösteren ve yüksek ses azaltım performansına sahip hilal şekilli bir kesit önerildi. Yapılan hata analizleri ile birlikte değerlendirildiğinde Sommerfeld ABC kullanımı çalışmanın amacı için yeterli olduğu anlaşıldı. Böylece gürültü kontrol çalışmalarında kullanılan akustik menfezlerin eklenti kayıplarını hesaplamak üzere bir ek yazılım paketi hazırlandı. Bu yazılım paketi ile gelen ve toplam dalga ağırlıklandırma ve spektrum yoğunluk filtreleri ile standart oktavlara ayrıldı. Sonuçlar, kritik frekansın akustik menfezin kalınlığına duyarlı olduğunu gösterdi. Bu açık kaynaklı yazılım paketi ile ileride akustik metamalzemelerin tasarlanabileceği düşünülmektedir.