uu.seUppsala universitets publikationer
Ändra sökning
RefereraExporteraLänk till posten
Permanent länk

Direktlänk
Referera
Referensformat
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association
  • vancouver
  • Annat format
Fler format
Språk
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Annat språk
Fler språk
Utmatningsformat
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Numerical Techniques for Acoustic Modelling and Design of Brass Wind Instruments
Uppsala universitet, Teknisk-naturvetenskapliga vetenskapsområdet, Matematisk-datavetenskapliga sektionen, Institutionen för informationsteknologi, Avdelningen för teknisk databehandling. Uppsala universitet, Teknisk-naturvetenskapliga vetenskapsområdet, Matematisk-datavetenskapliga sektionen, Institutionen för informationsteknologi, Numerisk analys. (Waves and Fluids)
2003 (Engelska)Doktorsavhandling, sammanläggning (Övrigt vetenskapligt)
Abstract [en]

Acoustic horns are used in musical instruments and loudspeakers in order to provide an impedance match between an acoustic source and the surrounding air. The aim of this study is to develop numerical tools for the analysis and optimisation of such horns, with respect to their input impedance spectra. Important effects such as visco-thermal damping and modal conversion are shown to be localised to different parts of a typical brass instrument. This makes it possible to construct hybrid methods that apply different numerical techniques in different parts of the instrument. Narrow and slowly flaring parts are modelled using a one-dimensional transmission line analogy, and the rapidly flaring bell is modelled using a two-dimensional finite-difference method. The connection between the different regions is done by the aid of impedance boundary conditions. The use of such boundary conditions is investigated with respect to the required number of degrees of freedom.

Numerical shape optimisation is employed in order to design horns with desired impedance characteristics throughout a design frequency band. A loudspeaker horn is optimised with respect to its sound power output, and a brass instrument is optimised with respect to its intonation. The horns are modelled using the finite-element method and a transmission line analogy. In order to achieve rapid convergence of the optimisation, gradient based minimisation algorithms are used. A prerequisite for success is the ability to accurately and inexpensively compute the gradient of the objective function. The gradient for the finite-element method is computed by an adjoint equation technique, whereas for the transmission line analogy, it is derived by formal differentiation of the model. In order to find smooth solutions, a smoothing technique is used, where optimisation is done with respect to the right hand side of a Poisson type equation.

Ort, förlag, år, upplaga, sidor
Uppsala: Acta Universitatis Upsaliensis , 2003. , s. 25
Serie
Comprehensive Summaries of Uppsala Dissertations from the Faculty of Science and Technology, ISSN 1104-232X ; 862
Nyckelord [en]
Acoustic horn, brass wind instrument, loudspeaker, optimization, hybrid method
Nationell ämneskategori
Beräkningsmatematik
Forskningsämne
Numerisk analys
Identifikatorer
URN: urn:nbn:se:uu:diva-3507ISBN: 91-554-5679-0 (tryckt)OAI: oai:DiVA.org:uu-3507DiVA, id: diva2:163064
Disputation
2003-09-19, Room 1211, Polacksbacken, Uppsala University, Uppsala, 10:15 (Engelska)
Opponent
Handledare
Tillgänglig från: 2003-06-05 Skapad: 2003-06-05 Senast uppdaterad: 2011-10-26Bibliografiskt granskad
Delarbeten
1. A Numerical Method for Acoustic Waves in Horns
Öppna denna publikation i ny flik eller fönster >>A Numerical Method for Acoustic Waves in Horns
2002 (Engelska)Ingår i: Acta Acoustica united with Acustica, ISSN 1610-1928, E-ISSN 1861-9959, Vol. 88, s. 576-586Artikel i tidskrift (Refereegranskat) Published
Nationell ämneskategori
Beräkningsmatematik
Identifikatorer
urn:nbn:se:uu:diva-45508 (URN)
Tillgänglig från: 2007-01-26 Skapad: 2007-01-26 Senast uppdaterad: 2017-12-05Bibliografiskt granskad
2. Ill-posedness of absorbing boundary conditions applied on convex surfaces
Öppna denna publikation i ny flik eller fönster >>Ill-posedness of absorbing boundary conditions applied on convex surfaces
2003 (Engelska)Rapport (Övrigt vetenskapligt)
Serie
Technical report / Department of Information Technology, Uppsala University, ISSN 1404-3203 ; 2003-031
Nationell ämneskategori
Beräkningsmatematik
Identifikatorer
urn:nbn:se:uu:diva-49032 (URN)
Tillgänglig från: 2007-02-06 Skapad: 2007-02-06 Senast uppdaterad: 2011-11-17Bibliografiskt granskad
3. Impedance boundary conditions for acoustic waves in a duct with a step discontinuity
Öppna denna publikation i ny flik eller fönster >>Impedance boundary conditions for acoustic waves in a duct with a step discontinuity
2003 (Engelska)Rapport (Övrigt vetenskapligt)
Serie
Technical report / Department of Information Technology, Uppsala University, ISSN 1404-3203 ; 2003-032
Nationell ämneskategori
Beräkningsmatematik
Identifikatorer
urn:nbn:se:uu:diva-80167 (URN)
Tillgänglig från: 2007-02-07 Skapad: 2007-02-07 Senast uppdaterad: 2011-11-17Bibliografiskt granskad
4. Shape optimization of an acoustic horn
Öppna denna publikation i ny flik eller fönster >>Shape optimization of an acoustic horn
2003 (Engelska)Ingår i: Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering, ISSN 0045-7825, E-ISSN 1879-2138, Vol. 192, s. 1533-1571Artikel i tidskrift (Refereegranskat) Published
Nationell ämneskategori
Beräkningsmatematik Datavetenskap (datalogi)
Identifikatorer
urn:nbn:se:uu:diva-44639 (URN)10.1016/S0045-7825(02)00656-4 (DOI)
Projekt
Design Optimization
Tillgänglig från: 2007-01-31 Skapad: 2007-01-31 Senast uppdaterad: 2018-01-11Bibliografiskt granskad
5. A gradient based optimisation algorithm for the design of brass-wind instruments
Öppna denna publikation i ny flik eller fönster >>A gradient based optimisation algorithm for the design of brass-wind instruments
2003 (Engelska)Rapport (Övrigt vetenskapligt)
Serie
Technical report / Department of Information Technology, Uppsala University, ISSN 1404-3203 ; 2003-033
Nationell ämneskategori
Beräkningsmatematik Datavetenskap (datalogi)
Identifikatorer
urn:nbn:se:uu:diva-49031 (URN)
Tillgänglig från: 2007-02-07 Skapad: 2007-02-07 Senast uppdaterad: 2018-01-11Bibliografiskt granskad

Open Access i DiVA

fulltext(2297 kB)5737 nedladdningar
Filinformation
Filnamn FULLTEXT01.pdfFilstorlek 2297 kBChecksumma MD5
4c70fa2401c96ff97e4e9fafb37bfb24ff5828c420fc9cd583355a3bf1807f8ddecc8400
Typ fulltextMimetyp application/pdf
Köp publikationen >>

Av organisationen
Avdelningen för teknisk databehandlingNumerisk analys
Beräkningsmatematik

Sök vidare utanför DiVA

GoogleGoogle Scholar
Totalt: 5737 nedladdningar
Antalet nedladdningar är summan av nedladdningar för alla fulltexter. Det kan inkludera t.ex tidigare versioner som nu inte längre är tillgängliga.

isbn
urn-nbn

Altmetricpoäng

isbn
urn-nbn
Totalt: 3403 träffar
RefereraExporteraLänk till posten
Permanent länk

Direktlänk
Referera
Referensformat
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association
  • vancouver
  • Annat format
Fler format
Språk
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Annat språk
Fler språk
Utmatningsformat
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf