Tantárgy » BMEVIHIAV25
Akusztikai szimulációs eljárások
Simulation Methods in Acoustics
A tantárgyleírás hatályossága
Hatályosság kezdete:
2026. March 21.
Hatályosság vége:
—
| Tantárgy neve (magyarul, angolul) |
Akusztikai szimulációs eljárások
Simulation Methods in Acoustics
|
||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Tantárgykód | BMEVIHIAV25 | ||||||||||||
| Tantárgyjelleg | — | ||||||||||||
| Képzési szint | — | ||||||||||||
| Kurzustípusok és óraszámok (heti/féléves) |
|
||||||||||||
| Tanulmányi teljesítmény/értékelés típusa | vizsga | ||||||||||||
| Tantárgy kreditértéke | 4 | ||||||||||||
| Tantárgyfelelős |
Rucz Péter
beosztás: egyetemi docens
elérhetőség:
rucz.peter@vik.bme.hu
|
||||||||||||
| Tantárgyat gondozó oktatási szervezeti egység |
Hálózati Rendszerek és Szolgáltatások Tanszék
|
||||||||||||
| Kar | Villamosmérnöki és Informatikai Kar | ||||||||||||
| Tantárgy weboldala | — | ||||||||||||
| Tantárgy elsődleges mintatantervi jellege | — | ||||||||||||
| Közvetlen előkövetelmények – Erős előkövetelmény | nincs | ||||||||||||
| Közvetlen előkövetelmények – Gyenge előkövetelmény | nincs | ||||||||||||
| Közvetlen előkövetelmények – Párhuzamos előkövetelmény | nincs | ||||||||||||
| Közvetlen előkövetelmények – Mérföldkő előkövetelmény | nincs | ||||||||||||
| Közvetlen előkövetelmények – Kizáró feltétel | nincs |
Célkitűzés
Tantárgyprogram
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.
Tanulmányi eredmények
Ez a tantárgy a KKK rendeletben meghatározott, következő kompetenciák fejlesztését szolgálja:
Tudás
Nincsenek rögzített tanulási eredmények.
Képességek
Nincsenek rögzített tanulási eredmények.
Attitűd
Nincsenek rögzített tanulási eredmények.
Autonómia és felelősség
Nincsenek rögzített tanulási eredmények.
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
Online források
Anon.: Basic course on experimental modal analysis. Part I.; Kiad.: Katholieke Universiteit Leuven, Leuven, 1991.; D. S. Burnett: Finite Element Analysis: From concept to applications.; Addison Wesley Publishing Company, 1987.; Augusztinovicz F.: Az akusztikai tervezés számítógépi módszerei.; Kézirat, Budapest, 2006. (Átírása és korszerűsítése folyamatban van.); A tárgy oktatói által a tárgy indítása előtt, ill. az oktatás során folyamatosan készített tematikus jegyzetek.
A tantárgy teljesítéséhez ajánlott előzetes ismeretek
Tudás típusú kompetenciák
(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)
Képesség típusú kompetenciák
(azon előzetes képességek és készségek összessége, amelyek megléte nem kötelező, de a tantárgy eredményes teljesítését nagyban elősegíti)
nincs
Ajánlott (nem kötelező) előzetesen megszerzendő kompetenciák
(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)
Általános szabályok
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.
Teljesítményértékelési módszerek
Szorgalmi időszakban végzett teljesítményértékelések részletes leírása
Nincs megadva részletes értékelés.
Szorgalmi időszakban végzett teljesítményértékelések részaránya
Nincs megadva részarány.
Vizsgaidőszakban végzett teljesítményértékelések részletes leírása
Nincs megadva részletes értékelés.
Vizsgarészek részaránya
Nincs megadva részarány.
Érdemjegy megállapítása
Nincs megadva érdemjegy határ.
Jelenléti és részvételi követelmények
Nincs megadva jelenléti követelmény.
Javítás, ismétlés és pótlás különös szabályai
Nincs megadva.
Rövid leírás
Nincs megadva.
Részletes leírás
Nincs megadva.
Ajánlott tantárgyak
Tematikaütközés miatt a tárgyat csak azok vehetik fel, akik korábban nem hallgatták a következő tárgyakat: nincs ilyen tárgy.
A tantárgy elvégzéséhez szükséges tanulmányi munka
Nincs megadva munkaidő bontás.
Tantárgykövetelmények hatályossága
Tantárgykövetelmények hatályosságának kezdete:
—
Tantárgykövetelmények hatályosságának vége:
—
Tantervi elhelyezés
Nincsenek rögzített tantervi elhelyezések ehhez a tárgyverzióhoz.