Numerical Analysis of Acoustic Wave Propagation in Enclosures via Lattice Boltzmann Method: Impact of Geometry, Viscosity, and Source Characteristics

سال انتشار: 1404
نوع سند: مقاله ژورنالی
زبان: انگلیسی
مشاهده: 24

فایل این مقاله در 16 صفحه با فرمت PDF قابل دریافت می باشد

استخراج به نرم افزارهای پژوهشی:

لینک ثابت به این مقاله:

شناسه ملی سند علمی:

JR_IJE-38-9_012

تاریخ نمایه سازی: 26 فروردین 1404

چکیده مقاله:

This study investigates acoustic wave propagation in two-dimensional enclosures, addressing critical applications in noise mitigation, architectural acoustics, and medical imaging. Despite previous research, a detailed parametric analysis of wave interference, dissipation, and stability remains lacking. A direct lattice Boltzmann method framework models acoustic wave behavior, focusing on geometric configurations, medium viscosity, and source parameters. Two oscillating local sources generate waves, while two receivers capture density fluctuations. For accuracy, the model is validated against established numerical benchmarks. The effects of varying aspect ratios (AR = ۱, ۲, ۳), viscosities (ϑ = ۰.۰۲۵, ۰.۰۵, ۰.۱), source amplitudes (ρ_a= ۰.۰۱, ۰.۰۲, ۰.۰۴), and frequencies (f = ۱/۲۰, ۱/۴۰, ۱/۸۰) are studied through the simulations. Key findings indicate that increasing the aspect ratio reduces sidewall reflections and enhances wave stability, resulting in minimal range variation (<۱%). Higher viscosity attenuates wave propagation, leading to a range reduction of up to ۳۶.۲۳%. A greater source amplitude significantly extends the wave range by over ۱۰۰%, highlighting its strong influence on wave propagation, whereas a lower frequency decreases the range by up to ۳۰.۴۳%. Furthermore, changes in viscosity and wave amplitude significantly affect acoustic density at the receivers. For instance, increasing viscosity from ۰.۰۵ to ۰.۱ results in a ۶۸.۷۳% reduction in acoustic density at receiver R_۲, while increasing amplitude from ۰.۰۱ to ۰.۰۲ leads to a ۹۹.۹۸% increase in density at receiver R_۱. These findings highlight linear and nonlinear interactions in wave propagation and can offer insights for improving acoustic system design with the lattice Boltzmann method.

نویسندگان

A. Shahriari

Mechanical Engineering Department, University of Birjand, Birjand, Iran

S. A. Mirbozorgi

Mechanical Engineering Department, University of Birjand, Birjand, Iran

S. Mirbozorgi

Electrical and Computer Engineering Department, University of Alabama at Birmingham, Birmingham, USA

مراجع و منابع این مقاله:

لیست زیر مراجع و منابع استفاده شده در این مقاله را نمایش می دهد. این مراجع به صورت کاملا ماشینی و بر اساس هوش مصنوعی استخراج شده اند و لذا ممکن است دارای اشکالاتی باشند که به مرور زمان دقت استخراج این محتوا افزایش می یابد. مراجعی که مقالات مربوط به آنها در سیویلیکا نمایه شده و پیدا شده اند، به خود مقاله لینک شده اند :