Meluntorjuntaratkaisun parametrinen suunnittelumalli
Arola, Toni (2018)
Arola, Toni
2018
Konetekniikka
Teknisten tieteiden tiedekunta - Faculty of Engineering Sciences
This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Hyväksymispäivämäärä
2018-03-07
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201802201276
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201802201276
Tiivistelmä
Tässä diplomityössä rakennetaan akustiikan teorian avulla laskentapohja, jolla suunnitellaan ääntä eristävä kaksiosainen seinärakenne. Rakenteita suunnitellaan kaksi erilaista, toisessa käytetään terästä ja villaa, toisessa vaneria. Ennen mallin rakentamista perehdytään ääneen ilmiönä ja akustiikan teoriaan. Tässä osuudessa käydään läpi keskeisiä akustiikan kaavoja ja melua psykoakustiikan näkökulmasta, eli sitä, miten ihminen kokee kuulemansa äänen. Joitain akustiikan tunnuslukuja ja niiden määritystapoja esitellään niitäkin. Teoriaosuuden loppupuolella käsitellään hiukan rakentamisen ja asumisen lainsäädäntöä. Teoriaosuuden viimeisenä asiana käydään läpi tässä työssä käytettävä meluntorjuntamenetelmä eli massalaki. Massalaki perustuu melun vaimennukseen (vs. absorptio) ja siinä keskeisimmät vaimennusmateriaalin ominaisuudet ovat ainevahvuus ja tiheys.
Teoriaosuudessa esiteltävää tietoa sitten sovelletaan parametrisoinnissa ja hyödynnetään EDA (Engineering Design Analysis) -työkalua, jonka käyttöliittymä on rakennettu Excel-dokumenttiin. Excelistä EDA-työkalu lähettää käyttäjän määrittämiä suunnitteluparametrien arvoja Matlabiin, joka laskee lähtöarvoista tuloksia. Matlab-osuudessa tätä työtä esitellään käytettävä Matlab-koodi ja joitain vinkkejä erilaisiin mahdollisiin ongelmatilanteisiin. Tulokset lähetetään takaisin Exceliin, jossa ne arvioidaan herkkyys- ja korrelaatiomatriisien avulla. Herkkyysmatriisi esittää suunnitteluparametrien muuttamisen vaikutuksia järjestelmään. Korrelaatiomatriisi esittää järjestelmäominaisuuksien keskinäisiä korrelaatioita. Suunnitteluparametreja iteroimalla pyritään luomaan vaihe vaiheelta optimaalisin rakenne määrättyyn suunnittelutehtävään. Lopuksi valmiin laskentatuloksien luotettavuutta arvioidaan sovelletun teorian ja laskentamallien heikkouksien ja vahvuuksien näkökulmasta.
Laskentamallia tehtäessä joudutaan tekemään joitain yksinkertaistuksia, jotta akustiikan teoria saadaan sovitettua malliin. Yhtälöt eivät ole itsessään monimutkaisia, mutta ongelmatilanteita syntyy silti. Laskentamallin rajoitukset hyväksytään, muistaen, että mallin tarkoituksena on saada suuntaa-antavaa tietoa eri parametrien varioinnin vaikutuksista.
Teoriaosuudessa esiteltävää tietoa sitten sovelletaan parametrisoinnissa ja hyödynnetään EDA (Engineering Design Analysis) -työkalua, jonka käyttöliittymä on rakennettu Excel-dokumenttiin. Excelistä EDA-työkalu lähettää käyttäjän määrittämiä suunnitteluparametrien arvoja Matlabiin, joka laskee lähtöarvoista tuloksia. Matlab-osuudessa tätä työtä esitellään käytettävä Matlab-koodi ja joitain vinkkejä erilaisiin mahdollisiin ongelmatilanteisiin. Tulokset lähetetään takaisin Exceliin, jossa ne arvioidaan herkkyys- ja korrelaatiomatriisien avulla. Herkkyysmatriisi esittää suunnitteluparametrien muuttamisen vaikutuksia järjestelmään. Korrelaatiomatriisi esittää järjestelmäominaisuuksien keskinäisiä korrelaatioita. Suunnitteluparametreja iteroimalla pyritään luomaan vaihe vaiheelta optimaalisin rakenne määrättyyn suunnittelutehtävään. Lopuksi valmiin laskentatuloksien luotettavuutta arvioidaan sovelletun teorian ja laskentamallien heikkouksien ja vahvuuksien näkökulmasta.
Laskentamallia tehtäessä joudutaan tekemään joitain yksinkertaistuksia, jotta akustiikan teoria saadaan sovitettua malliin. Yhtälöt eivät ole itsessään monimutkaisia, mutta ongelmatilanteita syntyy silti. Laskentamallin rajoitukset hyväksytään, muistaen, että mallin tarkoituksena on saada suuntaa-antavaa tietoa eri parametrien varioinnin vaikutuksista.