Моделювання поширення звукових хвиль у плоскому хвилеводі з вигинами

Abstract

У роботі досліджено поширення звукових хвиль у плоскому акустичному хвилеводі, що містить два вигини. Побудовано математичну модель задачі, що дозволяє проаналізувати особливості проходження акустичної хвилі крізь геометричну неоднорідність хвилеводу залежно від його геометричних та фізичних параметрів. Для моделювання акустичного поля застосовано метод часткових областей. Обчислено енергетичні коефіцієнти проникнення хвилі крізь зони неоднорідності для широкого спектру хвильових розмірів та кутів вигинів хвилеводу. Показано, що наявність вигинів призводить до істотної зміни спектральних характеристик. При хвильових розмірах, кратних половині довжини хвилі, відбувається різке зниження коефіцієнта проникнення, що пов’язано зі збудженням вищих нормальних мод у хвилеводі. У випадку, коли кут вигину перевищує 90°, амплітудно-частотна характеристика набуває складної структури з чергуванням зон зростання та спадання коефіцієнта проникнення, що вказує на наявність резонансних явищ у кутовій області хвилеводу. The study investigates the propagation of sound waves in a planar acoustic waveguide containing two bends. A mathematical model of the problem was developed, allowing for the analysis of wave transmission through the geometric inhomogeneity of the waveguide depending on its geometric and physical parameters. The method of partial domains was employed to simulate the acoustic field. Energy transmission coefficients of the wave through the inhomogeneous regions were calculated for a wide range of waveguide dimensions and bend angles. It was shown that the presence of bends leads to significant changes in the spectral characteristics. For waveguide sizes that are multiples of half the wavelength, a sharp decrease in the transmission coefficient is observed, which is associated with the excitation of higher-order normal modes in the waveguide. In cases where the bend angle exceeds 90°, the amplitude-frequency response acquires a complex structure with alternating zones of increasing and decreasing transmission coefficient, indicating the presence of resonant phenomena in the corner region of the waveguide.