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誘導加熱解析事例

音場 境界要素法 周波数応答

スピーカーの音圧解析

(フォスター電機様ご提供)

スピーカーにある一定の振動圧力を加えた時に
周辺に発生する音圧分布をPHOTO-ELASBM
より境界要素法で解析しました。

スピーカーでは、ボイスコイルに電気信号(音声
信号)が流れると、コイルにつながっている振動板
(コーン紙)がスピーカーに固定されたマグネットの
生じる磁場/磁界の中で前後に振動します。
したがって、スピーカーの周りに生ずる音場は、
ボイスコイルに電気信号を流した時 に、磁場/
磁界の中でコイルに生じる電磁力との連成解析に
より求められます。

今回はこのプロセスを簡略化し、単にスピーカーに
ある一定の振動圧力を加えた時に発生する周辺の
音圧分布を解析しました。

今回解析しました解析モデルの外観形状および
寸法は図1の通りです。


図1 解析モデルの形状および寸法
(単位:mm)
境界要素法で解析するので、全て平面要素のみで、
対象モデルの外側だけメッシュを作成し、解析モデル
としました。

また、今回は境界要素法を用いているため、空気の
メッシュは不要です。


図2 解析モデル
解析モデルは解析対象となる大気圧の空気の物性
データはPHOTO-ELASBMモジュール の内部にあら
かじめ用意されています。

スピーカーの振動数は10 kHzと設定しました。

境界条件は図3のように設定しました。

図2の解析モデルの平面要素は、空気にとって境界
面に相当します。
この境界面の法線成分として空気の速度を設定しま
した。
図2に示された中央の隆起した部分の中心から放射
外方に向かって -99.609 (m/s) から-70.711 (m/s)
までの値を指定しました。
値が負であることは空気の速度の方向が、図3に



図3 境界条件

解析の結果、下図のような音圧分布および計算点での空気の速度分布が得られ
ました。
大気圧を零としているため、音圧の値は負の値になります。
絶対値が大きいほど音圧は大きくなります。

図4 音圧分布コンタ図(スピーカ)(実部)
(単位:Pa)
図5 音圧分布コンタ図(スピーカ)(虚部)
(単位:Pa)
図6 音圧分布コンタ図(スピーカ)(絶対値)
(単位:Pa)
図7 空気の速度分布(計算点)
(単位:m/s)

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