haku: @keyword taajuusvaste / yhteensä: 13
viite: 4 / 13
| Tekijä: | Vesterinen, Visa |
| Työn nimi: | Optimization of a Metallic Thermoacoustic Sound Source |
| Metallisen termoakustisen äänilähteen optimointi | |
| Julkaisutyyppi: | Diplomityö |
| Julkaisuvuosi: | 2010 |
| Sivut: | v + 48 + [5] Kieli: eng |
| Koulu/Laitos/Osasto: | Informaatio- ja luonnontieteiden tiedekunta |
| Oppiaine: | Fysiikka (Tfy-3) |
| Valvoja: | Kauppinen, Esko |
| Ohjaaja: | Hassel, Juha |
| Digitoitu julkaisu: | https://aaltodoc.aalto.fi/handle/123456789/99082 |
| OEVS: | Digitoitu arkistokappale on julkaistu Aaltodocissa
|
| Sijainti: | P1 Ark Aalto 221 | Arkisto |
| Avainsanat: | applied physics thermoacoustic sound generation suspended metal wire frequency response acoustic efficiency ultrasound sovellettu fysiikka termoakustiikka äänilähde ripustettu metallilanka taajuusvaste akustinen hyötysuhde ultraääni |
| Tiivistelmä (fin): | Äänen etenemistä kaasussa, kuten esimerkiksi ilmassa, käsitellään perinteisesti isentrooppisena ilmiönä. Teoria virtaus- ja termodynamiikasta on kuitenkin monipuolinen ja sen avulla voidaan ymmärtää mielenkiintoisia ilmiöitä, jotka näkyvät vain erikoistilanteissa. Näistä ilmiöistä yksi on termoakustinen kytkeytyminen, joka sitoo paine- ja lämpötilakentät heikosti yhteen. Lämpövoimakoneita voidaan ajaa termoakustisesti käyttämällä ääniaaltoja teholähteenä. Kääntäen on mahdollista tuottaa lämpöenergiasta ääntä sekä ihmisten kuulemilla taajuuksilla että ultraäänitaajuuksilla. Tässä diplomityössä selitetään teoreettisesti, miten termoakustiset kaiuttimet toimivat. Äänen ja lämpötilan oskillaatioita kuvataan kahdella toisiinsa kytkeytyneellä osittaisdifferentiaaliyhtälöllä. Kaiuttimien suorituskykyä tutkitaan ratkaisemalla ilman paine- ja lämpötilakentät analyyttisesti ja numeerisesti. Tuloksia vertaillaan akustisiin mittauksiin, joissa termoakustisina äänilähteinä toimivat ripustettujen metallilankojen muodostamat hilat. Lankahilat on suunniteltu ja valmistettu Valtion teknillisessä tutkimuskeskuksessa (VTT). Kaiutinanalyysissä selvitetään, miten suorituskykyä eli hyötysuhdetta vähentävät, taajuudesta riippuvat tekijät suhtautuvat toisiinsa. Työssä löydetään termoakustisen kaiuttimen hyötysuhteen yläraja, johon vaikuttavat ainoastaan kaiuttimen koko ja kaiutinta ympäröivän ilman termofysikaaliset ominaisuudet. Lisäksi pohditaan lankahilakaiuttimien optimoimista monelta kantilta. |
| Tiivistelmä (eng): | Propagation of sound in fluids is regarded only as an isentropic process in traditional applications, but the underlying theory of fluid dynamics and thermodynamics gives rise to interesting phenomena in specialized conditions. Thermoacoustic coupling is a weak, localized process which can be used to drive thermal engines with acoustic power. In the inverse situation, thermal energy can be converted into sound and even ultrasound. In this work, theoretical foundations of thermoacoustic loudspeakers are reviewed. Coupling of temperature and pressure in fluids can be explained with two partial differential equations. By solving thermoacoustic fields analytically and numerically, the performance of various loudspeaker designs can be studied. Theory is compared to experiments with the aid of suspended metal wire array loudspeakers manufactured by VTT Technical Research Centre of Finland. It is essential to understand the interplay between frequency-dependent factors that limit acoustic performance. In the search for the ultimate limit of loudspeaker efficiency, it can be justified that the upper bounds are determined by loudspeaker size and the parameters of the fluid which control thermoacoustic coupling strength. Several optimization steps are proposed for improving the metal wire array loudspeakers. |
| ED: | 2011-02-02 |
INSSI tietueen numero: 41516
+ lisää koriin
INSSI