Implementación del método de elementos finitos como técnica parala generación de Beamforming

This work implements the FEM finite element method for the generation of simulations that allows the studyof the acoustic behavior of a speaker array that produces beamforming. The selection of the finite elementmethod is made with the purpose of taking into account the considerations of the wave ph...

Full description

Autores:: Otalvaro Barco, Santiago
Fernández Parra, Daniel José

Tipo de recurso:

Fecha de publicación:: 2020

Institución:: Universidad de San Buenaventura

Repositorio:: Repositorio USB

Idioma:: spa

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description	This work implements the FEM finite element method for the generation of simulations that allows the studyof the acoustic behavior of a speaker array that produces beamforming. The selection of the finite elementmethod is made with the purpose of taking into account the considerations of the wave phenomena in the designof the acoustic box. This process starts from a simulation in MATLAB software where free field conditionsare established with analytical elementary solutions based on monopoles and pistons. The input parameters,such as the volumetric flow(Qs)in a monopole and the normal velocity(Vn) in a piston, are obtained fromthe simulations with Matlab and entered into the simulation software with FEM to corroborate that thebehavior of both simulations obtained similarities in the results. The implementation of FEM is accomplishedby means of the election of suitable parameters, according to the discretization of the domain, to obtain acorrect estimation of the phenomenon under study. The amplitude values of the sources for beamforminggeneration are proposed when solving the inverse method. This generates amplitudes from control variablesthat determine the propagation in a given area. The method is evaluated by means of acoustic simulationsoftware with FEM. The results indicate that the finite element method is a technique that is used to efficientlyevaluate the design of an array of speakers that generate beamforming. Wave phenomena such as box diffractioncan be contemplated in what shows a complex algorithm for electroacoustic design, however, the solution isefficient when the computational load of the simulations does not exceed the calculation capacity.
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The input parameters,such as the volumetric flow(Qs)in a monopole and the normal velocity(Vn) in a piston, are obtained fromthe simulations with Matlab and entered into the simulation software with FEM to corroborate that thebehavior of both simulations obtained similarities in the results. The implementation of FEM is accomplishedby means of the election of suitable parameters, according to the discretization of the domain, to obtain acorrect estimation of the phenomenon under study. The amplitude values of the sources for beamforminggeneration are proposed when solving the inverse method. This generates amplitudes from control variablesthat determine the propagation in a given area. The method is evaluated by means of acoustic simulationsoftware with FEM. The results indicate that the finite element method is a technique that is used to efficientlyevaluate the design of an array of speakers that generate beamforming. Wave phenomena such as box diffractioncan be contemplated in what shows a complex algorithm for electroacoustic design, however, the solution isefficient when the computational load of the simulations does not exceed the calculation capacity.En este trabajo se implementa el método de elementos finitos FEM (por sus siglas en inglés) para la generación de simulaciones que permite el estudio del comportamiento acústico de un arreglo de altavoces que produce beamforming. La selección del método de elementos finitos se realiza con el propósito de tener en cuenta las consideraciones de los fenómenos ondulatorios en el diseño de la caja acústica. Este proceso parte de una simulación en el software MATLAB en donde se establecen condiciones de campo libre con soluciones elementales analíticas basadas en monopolos y pistones. Los parámetros de entrada como el flujo volumétrico(Qs)en un monopolo y la velocidad normal(Vn)en un pistón, se obtienen de las simulaciones con Matlab y se ingresan en el software de simulación con FEM para corroborar que el comportamiento de ambas simulaciones arroja similitudes en los resultados. La implementación de FEM se ejecuta por medio de la elección de parámetros adecuados, según la discretización del dominio, para lograr una correcta estimación del fenómeno en estudio. Los valores de amplitud de las fuentes para la generación de beamforming se proponen al solucionar el método inverso. Este genera unas amplitudes a partir de variables de control que determinan la propagación en una zona determinada. Se procede a evaluar el método por medio del software de simulación acústica con FEM. Los resultados indican que el método de elementos finitos es una técnica que sirve para evaluar de manera eficiente el diseño de un arreglo de altavoces que generan beamforming. Fenómenos ondulatorios como la difracción de la caja pueden ser contemplados en lo que muestra un algoritmo robusto para el diseño electroacústico, sin embargo, la solución es eficiente cuando la carga computacional de las simulaciones no excede la capacidad de cálculo.pdf67 páginasRecurso en lineaapplication/pdfSantiago Otálvaro Barco and Daniel José Fernández, Implementación mediante el método de elementos finitos para la generación de Beam-forming”, Tesis de Pregrado, Ingeniería de Sonido, Universidad de San Buenaventura, Facultad de Ingenierías, 2020http://hdl.handle.net/10819/7930spaIngenieriasIngeniería de SonidoMedellínAtribución-NoComercial-SinDerivadas 2.5 ColombiaPor medio de este formato manifiesto mi voluntad de AUTORIZAR a la Universidad de San Buenaventura, Sede Bogotá, Seccionales Medellín, Cali y Cartagena, la difusión en texto completo de manera gratuita y por tiempo indefinido en la Biblioteca Digital Universidad de San Buenaventura, el documento académico-investigativo objeto de la presente autorización, con fines estrictamente educativos, científicos y culturales, en los términos establecidos en la Ley 23 de 1982, Ley 44 de 1993, Decisión Andina 351 de 1993, Decreto 460 de 1995 y demás normas generales sobre derechos de autor. Como autor manifiesto que el presente documento académico-investigativo es original y se realiza sin violar o usurpar derechos de autor de terceros, por lo tanto, la obra es de mi exclusiva autora y poseo la titularidad sobre la misma. La Universidad de San Buenaventura no será responsable de ninguna utilización indebida del documento por parte de terceros y será exclusivamente mi responsabilidad atender personalmente cualquier reclamación que pueda presentarse a la Universidad. Autorizo a la Biblioteca Digital de la Universidad de San Buenaventura convertir el documento al formato que el repositorio lo requiera (impreso, digital, electrónico o cualquier otro conocido o por conocer) o con fines de preservación digital. Esta autorización no implica renuncia a la facultad que tengo de publicar posteriormente la obra, en forma total o parcial, por lo cual podrá, dando aviso por escrito con no menos de un mes de antelación, solicitar que el documento deje de estar disponible para el público en la Biblioteca Digital de la Universidad de San Buenaventura, así mismo, cuando se requiera por razones legales y/o reglas del editor de una revista.http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/2.5/co/http://purl.org/coar/access_right/c_abf2Universidad de San Buenaventura - MedellínBiblioteca USB (San Benito)Biblioteca Digital Universidad de San BuenaventuraElementos finitosMonopolosPistonesFinite elementsMonopolesPistons444061Ingeniero de SonidoImplementación del método de elementos finitos como técnica parala generación de BeamformingTrabajo de grado - PregradoTrabajo de Gradoinfo:eu-repo/semantics/bachelorThesishttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1fPublicationhttps://scienti.minciencias.gov.co/cvlac/visualizador/generarCurriculoCv.do?cod_rh=0001280538virtual::2330-1https://scholar.google.es/citations?hl=es&user=j1ZiKFAAAAAJvirtual::2330-1667ebd90-1cf6-4c2c-bd4a-b09d37030aacvirtual::2330-1667ebd90-1cf6-4c2c-bd4a-b09d37030aacvirtual::2330-1ORIGINALMetodo_FEM_Beamforming_Otalvaro_2020.pdfMetodo_FEM_Beamforming_Otalvaro_2020.pdfapplication/pdf3776679https://bibliotecadigital.usb.edu.co/bitstreams/2ffbb1a7-375f-4ce9-b844-0ead71652d0b/download82175bd54c3c002d0a84f780804816eaMD51LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; 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