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Eigenfrequenzen - Eigenmoden, Resonanzfrequenzen - Raummoden

Status
Finished
Type
Bachelor Project
Seminar Type
Elektro- und Raumakustik, Seminar (3 SE)
Announcement date
01 Mar 2011
Student
Stefan Plagg, Maritn Pobitzer
Mentors
Research Areas

Zusammenfassung

Die vorliegende Bachelorarbeit beschäftigt sich mit der Ausbildung von stehenden Wellen im Raum. Da in diesem Zusammenhang die Begriffe Eigenmoden und Raummoden oft verwechselt werden, ist einer der Kernpunkte die Unterschiede beider Begriffe aufzuzeigen.

Im ersten Kapitel wird eine Einführung zur Arbeit gegeben. Teil zwei beschreibt die theoretischen Grundlagen. Im dritten Teil werden kurz die Berechnungsschritte, die in der Simulationssoftware COMSOL Multiphysics durchgeführt werden, beschrieben. In Kapitel 4 wird eine Eigenfrequenzanalyse für verschiedene Raumtypen durchgeführt und der Einfluss von verschiedenen Wand- und Deckenformen untersucht. Die Ergebnisse werden diskutiert und grafisch dargestellt. Der letzte Teil behandelt die Frequenzbereichsanalyse. Bei dieser Analyseart wird das Schallfeld mit einer Quelle angeregt und der Einfluss von Quellposition und Beobachter bzw. Mikrofonposition auf die Raummodenausformung untersucht. Außerdem wird versucht ein Zusammenhang zwischen Güte einer Resonanzstelle und dem Dämpfungsterm der Eigenfrequenz zu finden. Die Ergebnisse werden wieder diskutiert und grafisch dargestellt.

Abstract

This bachelor thesis deals with the formation of standing waves in rooms. Since in this context the terms “Eigenmoden” and “Raummoden” are often confused, one key element and key aim of this work is to show the differences between the two concepts.

The first chapter provides an introduction to the topic. Chapter two deals with and describes its theoretical foundations. The third chapter is a brief description of the calculation steps performed within in the simulation software COMSOL Multiphysics. In Chapter 4, an eigenfrequency study is carried out for various types of rooms, and the influence of different wall and ceiling forms is examined. The study results are graphically illustrated, explained and discussed.

The last chapter deals with the frequency domain study. In this study type, the sound-pressure field is stimulated by a source; then the influence of the source’s position as well as of the observer (microphone) on the sound-pressure field is examined. Finally, we have tried to find a relationship and a link between the quality of a resonance point and the eigenfrequency’s damping term. These research results are also graphically shown and analyzed.

Full Text & Additional Material

The seminar report can be downloaded here.

An animation of the simulation of the Eigenmodes of a cuboid room of the same size as the seminar room at TU Graz, Inffeldgasse 12 can be downloaded here. The very different shapes of the Eigenmodes easily can be seen.

An animation of the Eigenmodes of the seminar room at TU Graz, Inffeldgasse 12 compared to the Eigenmodes of a cuboid room with the same size can be downloaded here. The influence e.g. of columns at the window wall to the shape of the Eigenmodes easily can be observed.

In the frequency range from 70 to 80 Hz the changing ot the stucture of the Eigenmodes is shown here. Interesting are the fast changes of trhe mode shape at narrow spaced Eigenfrequencies (e.g. 79,1 and 79,5 Hz).