Journal of the Institute of Convergence Signal Processing (융합신호처리학회논문지)

The Korea Institute of Convergence Signal Processing (한국융합신호처리학회)
권호 표지

A Study of the Three-Dimension Acoustic Field Analysis using the Type-M CIP Method

M형 CIP법을 이용한 3차원 음장해석에 관한 연구

  • 이채봉 (동서대학교 정보시스템공학부) ;
  • 오성관 (추전현립대학 전자공학과)
  • Published : 2009.10.30
Download PDF
⟨ Previous Next ⟩

Abstract

The authors have investigated the acoustic field analysis using the Constrained Interpolation Profile(CIP) Method recently proposed by Yabe. The present study has examined the calculation accuracy of the three-dimensional (3-D) acoustic field analysis using the type-M CIP method. In this paper we show phase error of type-M CIP method and the dependence on the wave-propagation direction in the type-M CIP acoustic field analysis, and then demonstrate that it is effective for acoustic field analysis, compared with the FDTD and the exact solution. We show the dependency on the propagation angle in the CIP acoustic field analysis.

본 연구에서는 유체역학 분야의 Yabe 박사 팀에 의해 제안된 CIP법을 이용한 3차원 시간영역 음장해석법의 정밀도에 대해서 자세한 검토를 하였다. 즉, 3차원 CIP 음장해석의 위상오차의 특성과 전파방향에 따른 오차를 명확히 하고, 본 수치 해석법의 유효성을 나타내었다. 다차원 CIP법으로는 M형, C형, A형이 있지만, 본 논문에서는 M형 CIP법을 이용한 음장해석의 정밀도에 대해 검토하였다. 또, 종래의 수치해석법으로 staggered-grid 모델을 이용한 FDTD법에 따른 계산결과와의 비교 검토를 하였다. 본 논문의 검토에 의해 같은 이산화조건에서는 CIP법이 FDTD법보다 해석법이 가진 분산성이 적고, CIP법으로 계산된 음압 파형이 FDTD법으로 계산된 음압 파형보다 변형이 적은 것을 알 수 있었다.

Keywords

References

  1. K. S. Yee, "Numerical solution of initial boundary value problems involving maxwell's equations in isotropic media", IEEE Trans. Antennas Propag., vol. AP- 14, no. 4, pp. 302-307, May 1966.
  2. K. S. Kunz and R. J. Luebbers, The Finite Difference Time Domain Method for Electromagnetics, CRC Press, pp 15-34, 1993.
  3. D. Botteldooren, "Finite-difference time-domain simulation of low-frequency room acoustic problems", J. Acoust. Soc. Am., vol. 98, no. 6, pp. 3302-3308, 1995. https://doi.org/10.1121/1.413817
  4. 김동현, 박일서, 정원용, 박영석, "웨이블릿 변환을 이용한 음향방출 신호의 처리기법 개선 및 위치표정," 한국신호처리.시스템학회 논문지, 제9권, 1호, pp. 10-17, 2008.
  5. Mohammed F. Hadi and Melinda Piket-May, "A modified FDTD (2, 4) scheme for modeling electrically largestructures with high-phase accuracy", IEEE Trans. Antennas Propag., vol. AP-45, no. 2, pp. 254- 264, Feb 1997.
  6. H. Takewaki, et al, "Cubic interpolated pseudo-particle method(CIP) for solving hyperbolic-type equations", J. Comput. Phys., vol. 61 pp. 261-265, 1985. https://doi.org/10.1016/0021-9991(85)90085-3
  7. T. Yabe, et al., The constrained interpolation profile method for multiphase analysis, J. of Comput. Phys., vol. 169, pp. 556-593, 2001. https://doi.org/10.1006/jcph.2000.6625
  8. T. Yabe, et al., CIP method, Morikita Pub. Co., pp. 6-43, 2003.
  9. K. Okubo and N. Takeuchi, "Analysis of an Electromagnetic Field Created by Current Using Constrained Interpolation Profile Method", IEEE Trans. Antennas Propag., pp. 111-119, Jan 2007.
  10. K. Okubo, et al., "Consideration on Boundary Condition Between Different Media in the CEP Electromagnetic Field Analysis", Proc. Of the 2006 Inter. EEEE Intl. Symp. on A.P., pp. 76-81, July, 2006.