Subject » BMEVIHIAV25
Simulation Methods in Acoustics
Akusztikai szimulációs eljárások
A tantárgyleírás hatályossága
Hatályosság kezdete:
2026. March 21.
Hatályosság vége:
—
| Subject name (Hungarian, English) |
Akusztikai szimulációs eljárások
Simulation Methods in Acoustics
|
||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Subject code | BMEVIHIAV25 | ||||||||||||
| Subject type | — | ||||||||||||
| Training Level | — | ||||||||||||
| Course types and hours (weekly/semester) |
|
||||||||||||
| Assessment type | vizsga | ||||||||||||
| Credits | 4 | ||||||||||||
| Subject coordinator |
Rucz Péter
position: egyetemi docens
contact:
rucz.peter@vik.bme.hu
|
||||||||||||
| Responsible department |
Hálózati Rendszerek és Szolgáltatások Tanszék
|
||||||||||||
| Faculty | Villamosmérnöki és Informatikai Kar | ||||||||||||
| Subject website | — | ||||||||||||
| Primary curriculum type | — | ||||||||||||
| Direct prerequisites – Strong prerequisite | none | ||||||||||||
| Direct prerequisites – Weak prerequisite | none | ||||||||||||
| Direct prerequisites – Parallel prerequisite | none | ||||||||||||
| Direct prerequisites – Milestone prerequisite | none | ||||||||||||
| Direct prerequisites – Exclusion | none |
Objectives
Programme
1. Előadás: Koncentrált paraméteres mechanikai rendszerek. Tömeg-rugó-rendszerek egyenleteinek algoritmikus előállítása. Saját- és gerjesztett rezgések fogalma és számítása.
2. Az állapotváltozós modell. Kezdetiérték-feladatok közelítő megoldása. Explicit és implicit sémák. Stabilitásvizsgálat.
Gyakorlat: Koncentrált paraméteres mechanikai rendszer numerikus vizsgálata.
3. Előadás: A kísérleti móduselemzés alapelemei. Mechanikai rezgő rendszerek leírása a frekvenciatartományban átviteli függvények segítségével, módusok meghatározása az átviteli mátrix mérése alapján. A reciprocitás elve. A kísérleti móduselemzés gyakorlata.
4. Előadás: Parciális differenciálegyenletek peremértékfeladatai a mérnöki gyakorlatban. A differenciálegyenletek rendszerezésének elvei. Lokális peremfeltételek, periodikus peremfeltételek, sugárzási feltételek.
Gyakorlat: Kísérleti móduselemzés
5. Előadás: Függvények véges dimenziós reprezentációja. Lokális és globális interpoláció. Próbafüggvények és tesztfüggvények. A Galerkin variációs elv. Kvadratúra.
6. Előadás: A végeselem módszer. Differenciálegyenletek gyenge alakja. Az elemmátrixok összeállítása és az egyenletrendszer megoldása. A hullámegyenlet megoldása végeselem módszerrel. Az akusztikai leíró mátrixok származtatása. A sajátérték-probléma felírása és megoldása.
Gyakorlat: adott PDE végeselem mátrixainak összeállítása
7. Előadás: Mechanikai rendszerek leírása véges elemek segítségével. A leggyakrabban használt elemfajták jellemzői.
8. Előadás: Direkt és iteratív megoldók. Utófeldolgozási technikák.
A végeselem módszer kiterjesztése végtelen tartományokra. Végtelen elemek, a Perfectly Matched Layer módszer.
Gyakorlat: Zárt téri akusztikai végeselem módszer gyakorlati alkalmazása
9. Előadás: Green-függvények. Az integrálegyenletek módszere. A peremelem módszer alapelve, származtatása. Kollokációs és Galerkin-peremelem módszer.
10. Előadás: Az akusztikai peremelem módszer. Külső- és belsőtéri problémák. A peremelem egyenletek összeállításának és megoldásának módja. Az integrálegyenletek unicitási problémája.
Gyakorlat: Kültéri sugárzási feladat számítása peremelem módszerrel
11. Előadás: Teli mátrixok kisrangú közelítésének elvén alapuló gyors módszerek: ACA és FMM.
12. Előadás: A geometriai akusztika elveinek alkalmazása szimulációs elemzések céljára. A sugárkövetéses eljárás megvalósítása, jellemzői, gyakorlati alkalmazása akusztikai elemzés és tervezés számára.
Gyakorlat: Black box FMM alkalmazása gyors összegzés megvalósítására
13. Előadás: Csatolt problémák megoldása. Mechanikai végeselem és akusztikai peremelem módszer csatolása.
14. Előadás: Esettanulmányok: szimuláción alapuló, valóságos akusztikai tervezési feladatok megoldásának ismertetése
Gyakorlat: Csatolt probléma számítása
2. Az állapotváltozós modell. Kezdetiérték-feladatok közelítő megoldása. Explicit és implicit sémák. Stabilitásvizsgálat.
Gyakorlat: Koncentrált paraméteres mechanikai rendszer numerikus vizsgálata.
3. Előadás: A kísérleti móduselemzés alapelemei. Mechanikai rezgő rendszerek leírása a frekvenciatartományban átviteli függvények segítségével, módusok meghatározása az átviteli mátrix mérése alapján. A reciprocitás elve. A kísérleti móduselemzés gyakorlata.
4. Előadás: Parciális differenciálegyenletek peremértékfeladatai a mérnöki gyakorlatban. A differenciálegyenletek rendszerezésének elvei. Lokális peremfeltételek, periodikus peremfeltételek, sugárzási feltételek.
Gyakorlat: Kísérleti móduselemzés
5. Előadás: Függvények véges dimenziós reprezentációja. Lokális és globális interpoláció. Próbafüggvények és tesztfüggvények. A Galerkin variációs elv. Kvadratúra.
6. Előadás: A végeselem módszer. Differenciálegyenletek gyenge alakja. Az elemmátrixok összeállítása és az egyenletrendszer megoldása. A hullámegyenlet megoldása végeselem módszerrel. Az akusztikai leíró mátrixok származtatása. A sajátérték-probléma felírása és megoldása.
Gyakorlat: adott PDE végeselem mátrixainak összeállítása
7. Előadás: Mechanikai rendszerek leírása véges elemek segítségével. A leggyakrabban használt elemfajták jellemzői.
8. Előadás: Direkt és iteratív megoldók. Utófeldolgozási technikák.
A végeselem módszer kiterjesztése végtelen tartományokra. Végtelen elemek, a Perfectly Matched Layer módszer.
Gyakorlat: Zárt téri akusztikai végeselem módszer gyakorlati alkalmazása
9. Előadás: Green-függvények. Az integrálegyenletek módszere. A peremelem módszer alapelve, származtatása. Kollokációs és Galerkin-peremelem módszer.
10. Előadás: Az akusztikai peremelem módszer. Külső- és belsőtéri problémák. A peremelem egyenletek összeállításának és megoldásának módja. Az integrálegyenletek unicitási problémája.
Gyakorlat: Kültéri sugárzási feladat számítása peremelem módszerrel
11. Előadás: Teli mátrixok kisrangú közelítésének elvén alapuló gyors módszerek: ACA és FMM.
12. Előadás: A geometriai akusztika elveinek alkalmazása szimulációs elemzések céljára. A sugárkövetéses eljárás megvalósítása, jellemzői, gyakorlati alkalmazása akusztikai elemzés és tervezés számára.
Gyakorlat: Black box FMM alkalmazása gyors összegzés megvalósítására
13. Előadás: Csatolt problémák megoldása. Mechanikai végeselem és akusztikai peremelem módszer csatolása.
14. Előadás: Esettanulmányok: szimuláción alapuló, valóságos akusztikai tervezési feladatok megoldásának ismertetése
Gyakorlat: Csatolt probléma számítása
Összetett, vagy akár viszonylag egyszerű akusztikai problémák, elemzési és tervezési feladatok megoldására egyre gyakrabban alkalmaznak szimulációs módszereket. A numerikus és geometriai eljárásokat általában számítógépes programokkal valósítják meg és a kapott adatokat mérések eredményeivel validálják. A tantárgy célja az, hogy a hallgatók tudatosan, megfelelő háttérismeretek birtokában tudják alkalmazni az ipari gyakorlatban már rutinszerűen, de gyakran nem kellő ismeretekkel alátámasztott eljárásokat. Ennek érdekében kívánjuk a hallgatókkal megismertetni az akusztikai szimulációs számítási eljárások alapjait, alkalmazási lehetőségeit és új szimulációs eljárások kidolgozásának metodikáit.
A tantárgy fontos kiegészítő ismereteket közvetít a Hang- és stúdiótechnika mellékspecializáció anyagához, továbbá a numerikus módszerek és a modern ipari tervezési módszerek iránt érdeklődő hallgatók mindegyikének ajánljuk.
Learning outcomes
Ez a tantárgy a KKK rendeletben meghatározott, következő kompetenciák fejlesztését szolgálja:
Knowledge
No learning outcomes recorded.
Skills
No learning outcomes recorded.
Attitudes
No learning outcomes recorded.
Autonomy and responsibility
No learning outcomes recorded.
Oktatási módszertan
Kéthetes blokkokban két kétórás előadás után kétórás tantermi számítógépes gyakorlat, melyekre a hallgatóknak a kapcsolódó tananyagból fel kell készülniük. A gyakorlat során a hallgatók a tanult módszerek belső implementációin dolgoznak, és feladatokat oldanak meg. Ezen gyakorlatok során a hallgatók kis házi feladatot kapnak, a tananyag elmélyítése céljából.
Tanulástámogató anyagok
Not provided.
Recommended preliminary knowledge for completing the subject
Knowledge type competencies
(azon előzetes ismeretek összessége, amelyek megléte nem kötelező, de a tantárgy eredményes teljesítését nagyban elősegíti)
Fizika 1 (TE11AX01), Matematika A2 (TE90AX02) és Jelek és rendszerek 2 (VIHVA200)
Skill type competencies
(azon előzetes képességek és készségek összessége, amelyek megléte nem kötelező, de a tantárgy eredményes teljesítését nagyban elősegíti)
nincs
Recommended (non-compulsory) preliminary competencies
(azon ajánlott (nem kötelező) előzetesen megszerzendő kompetenciák összessége, amelyek jelentősen hozzájárulnak a tantárgy eredményes teljesítéséhez)
Fizika 1 (TE11AX01), Matematika A2 (TE90AX02) és Jelek és rendszerek 2 (VIHVA200)
General rules
Követelmények:
a. A szorgalmi időszakban: az aláírás elnyerésének feltétele egy nagy zárthelyi megírása legalább elégséges eredménnyel, valamint a 5 kis házi feladatból legalább 3 sikeres megoldása és beadása.
b. A vizsgaidőszakban: vizsga
c. Elővizsga: a pótlási héten, előfeltétele az aláírás megszerzése a szorgalmi időszakban.
Pótlási lehetőségek:
A nagyzárhelyi pótlására pótzh és pótpótzh.
A kis házi feladatok a pótlási hét péntek 12 óráig adhatók le késedelmi díjjal.
Assessment methods
In-term assessments
No detailed assessments provided.
Weight of in-term assessments
No weights provided.
Exam-period assessments
No detailed assessments provided.
Weight of exam elements
No weights provided.
Grade calculation
No grade thresholds provided.
Attendance requirements
No attendance requirements provided.
Rules for retake and resubmission
Not provided.
Short description
Not provided.
Detailed description
Not provided.
Recommended courses
Tematikaütközés miatt a tárgyat csak azok vehetik fel, akik korábban nem hallgatták a következő tárgyakat: nincs ilyen tárgy.
Workload to complete the subject
No workload breakdown provided.
Validity of subject requirements
Requirements valid from:
—
Requirements valid until:
—
Curriculum placement
No curriculum placements recorded for this subject version.