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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に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に示される矢印の向きであることを表わしています。


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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