Numerické metody pro modelování aktivních akustických metapovrchů

Vít Kosina

Bakalářská práce

Numerical methods for modeling of active acoustic metasurfaces

Anotace:

Využití metamateriálů a metapovrchů v akustice je nesmírně zajímavé. Tyto materiály mohou neočekávaným způsobem ovlivňovat šíření akustického vlnění, což lze využít například k potlačování hluku nebo k vytváření ultrazvukových filtrů. Metapovrch lze vytvořit například pomocí piezoelektrické vrstvy, která je připojena k elektrickému obvodu. Cílem práce je naučit se numericky simulovat akustické metapovrchy a snažit se předpovídat jejich fyzikální vlastnosti za různých elektrických okrajových podmínek. Tato práce popisuje postup při modelování jednoduchých akustických systémů. Popisuje základy akustiky, piezoelektřiny, princip využití numerických metod a zaměřuje se na použití programu OnScale. Porovnává výsledky simulací bez použití piezoelektrické vrstvy proti výsledkům, kdy byla piezoelektrická vrstva připojena k modelu. Poté porovnává systémy, ve kterých byla piezoelektrická vrstva uzemněna, a systémy, ve kterých nebyla.

Abstract:

Use of metamaterials and metasurfaces in acoustics is very interesting. These materials can unexpectedly change transmission of acoustic waves, which can be used for noise supression or for creation of ultrasound filters. A metasurface can be created by piezoelectric layer, which is connected to electrical circuit. The goal of this Thesis is to learn how to numerically simulate acoustic metasurfaces and try to predict their physical properties in different elecrical boundary conditions. This Thesis describes a process of modeling simple acoustic systems. It describes the basics of acoustics, piezoelectricity, principle of using numerical methods and is focused on the use of OnScale software. It compares the results of simulations without the use of piezoelectric layer against results, in which the layer was used. This Thesis then compares systems, in which was the piezoelectric layer grounded, and systems, in which it was not.

Klíčová slova

akustika, piezoelektřina, metapovrch, numerické metody, OnScale

Jazyk práce: čeština

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 28. 5. 2020

Obhajoba závěrečné práce

• Vedoucí: prof. Ing. Pavel Mokrý, Ph.D.

Technická univerzita v Liberci

Fakulta mechatroniky, informatiky a mezioborových studií

Bakalářský studijní program / obor:
Aplikované vědy v inženýrství / Aplikované vědy v inženýrství