CHƯƠNG 3: CÁC MẶT BIÊN TRUYỀN SÓNG
3.2 Khảo sát biên hấp thụ
Hình 3.4. So sánh tác động của độ dày lớp hấp thụ đến mức suy hao với các giá trị
khác nhau.
Hình 3.4 mô tả tương quan giữa độ dày lớp hấp thụ với giá trị trong việc thay đổi mức suy hao F. Có thể thấy chỉ trường hợp 101 có sự khác biệt với khởi đầu từ 0.1 còn các giá trị khác đều khởi đầu từ 0 và tương đối giống nhau và độ dốc tiến về 1 tăng nhanh khi giá trị giảm dần.
Hình 3.5 mô tả kích thước mô hình mô phỏng để đánh giá khả năng xuất hiện sóng phản xạ khi dùng các biên hấp thụ để đặc trƣng cho các không gian truyền rộng.
eAL Dx
x y
Hình 3.5. Mô hình mô phỏng đánh giá tác động của lớp hấp thụ.
Trong đó, Dx= Dy=10m khi mô phỏng môi trường có lớp hấp thụ và Dx= Dy=85m khi mô phỏng trong môi trường tự do và eAL là độ dày của lớp hấp thụ . S là nguồn gauss có phương trình là s t Aexp2ft12 và tần số là 100Hz [15]. Hai biên bên trái và biên dưới là biên phản xạ nhằm tăng kích thước mô hình mô phỏng lên. M là điểm quan sát. Thời gian mô phỏng là t =0.25s.
Sai số phản xạ với môi trường tự do định nghĩa như sau:
2 0
10 2
0
, , , ,
error , 10 log
, ,
T t
T t
p x y t p x y t x y
p x y t
ff
ff
(3.6)
với p x y t , , là áp suất khi có lớp hấp thụ còn pffx y t, , là áp suất của môi trường tự do (không có lớp hấp thụ). T là thời gian mô phỏng.
Dy
M
S
Môi trường truyền
Hình 3.6. Hình mô tả tác động của lên trung bình sai số khi độ dày lớp hấp thụ tăng.
Hình 3.6 mô tả mối quan hệ giữa độ dày lớp hấp thụ với c giảm sai số phản xạ khi truyền trong lớp hấp thụ so với khi truyền trong môi trường tự do với kích thước lớn. Kết quả cho thấy sai số giảm khi độ dày NALtăng và giá trị giảm và từ kết quả sẽ chọn bộ thông số
NAL =5 và =10-3 vì có sai số khá tốt đồng thời giảm bớt khối lƣợng tính toán.
Hình 3.7. Sóng áp suất tại M khi dùng hai phương pháp.
NAL
mean error (dB)
eAL
Hình 3.7 cho thấy sự tương đồng giữa hai phương pháp áp dụng lớp hấp thụ Deco và phương pháp suy hao một chiều tại điểm M cách biên hấp thụ và biên dưới 1m với mô hình mô phỏng giống hình 3.5 nhƣng chỉ có một lớp hấp thụ ở bên phải và bỏ đi lớp hấp thụ phía trên nhằm đơn giản hóa quá trình mô phỏng.
Kết quả cho thấy dù dùng các biên hấp thụ vẫn xảy ra hiện tƣợng phản xạ nhƣng các sóng phản xạ đã suy hao nhanh chóng và biên độ sóng cũng khá nhỏ so với sóng chính nhận đƣợc.
Mô hình mô phỏng tương tự nhưng nguồn S được đặt giữa môi trường truyền Dx= Dy=10m và khảo sát dạng sóng tại các vị trí 1, 2, 3, 4 cách các biên lân cận gần nhất một khoảng cách 2 m nhƣ hình 3.8.
Hình 3.8 Mô hình khảo sát so sánh lớp hấp thụ với miền tự do.
Tiến hành so sánh mức độ phản xạ khi dùng lớp hấp thụ so với truyền trong môi trường tự do và sóng truyền đi hết vào bầu khí quyển. Sóng truyền trong môi trường tự do được mô phỏng trong mô hình tương tự hình 3.8 với Dx= Dy=85m bằng hai phương pháp TLM và FDTD [25, 26] với hai dạng sóng gauss và sóng sin tại các tần số 100 Hz, 500 Hz và 1000 Hz.
Lớp hấp thụ
Dx eA
L
Dy
2
Môi trường truyền
S
1
3 4
Hình 3.9. Sóng gauss tần số 100 Hz tại a) Nút 1; b) Nút 2; c) Nút 3; d) Nút 4.
Hình 3.10. Sóng gauss tần số 500Hz tại a) Nút 1; b) Nút 2; c) Nút 3; d) Nút 4.
c) d)
a) b)
c)
d)
a) b)
Hình 3.11. Sóng gauss tần số 1000Hz tại a) Nút 1; b) Nút 2; c) Nút 3; d) Nút 4.
Hình 3.12. Sóng sin tần số 500Hz tại a) Nút 1; b) Nút 2; c) Nút 3; d) Nút 4.
a) b)
c) d)
a) b)
c) d)
Hình 3.13. Sóng sin tần số 1000Hz a) Nút 1; b) Nút 2; c) Nút 3; d) Nút 4.
Các hình kết quả cho thấy sóng âm truyền khi dùng lớp hấp thụ so sánh với sóng âm truyền trong môi trường tự do tính toán theo hai phương pháp là phương pháp TLM và phương pháp phương pháp FDTD đều có dạng sóng tương tự nhau.
Sự khác biệt về mặt biên độ do lớp hấp thụ vẫn còn sóng phản xạ nhƣng sự khác biệt này trên hình có thể thấy khá nhỏ.
Ngoài ra các dạng sóng ở các nút quan sát có sự khác biệt là do tác động của các biên lân cận của các nút quan sát. Tuy nhiên với nút 2 và nút 3 thì do hai biên là giống nhau nên dạng sóng ở nút 2 và nút 3 cũng tương tự nhau về cả hình dạng và biên độ.