Effiziente Methoden für die niederfrequente Schallfeldsimulation

Zur Vorhersage der Akustik in Räumen wurden in der Vergangenheit verschiedene numerische Simulationsverfahren entwickelt und auch erfolgreich eingesetzt: Für den niederfrequenten Bereich bzw. zur Simulation kleiner Räume (Tonstudios, Wohnräume, KFZ-Innenräume) finden Verfahren auf Basis der Finite-Elemente-Methode (FEM) Anwendung. Im höherfrequenten Bereich bzw. zur Simulation großer Räume (Opernhäuser, Plenarsäle) werden so genannte geometrische Verfahren eingesetzt. Die Problemfälle der akustischen Simulation liegen aber zwischen diesen beiden Extremen, da sich die Einsatzbereiche der Verfahren auf der Frequenzachse nicht überlappen. Guido Bartsch entwickelt im Rahmen seiner interdisziplinären Forschungsarbeit effiziente Methoden für die niederfrequente Schallfeldsimulation. Die vorgestellten Verfahren erweitern einzeln, insbesondere aber in Kombination eingesetzt, den Frequenzbereich der FE-Simulation erheblich und stellen zugleich eine hohe Ergebnisqualität sicher: Die Robustheit gegen-über Fehlern bei der Simulationsvorbereitung wird durch eine adaptive Mesherzeugung deutlich gesteigert. Unzureichende Diskretisierungen werden automatisch erkannt und korrigiert. Die Verwendung von Multigrid-Methoden führt zu einer gleich bleibend hohen Konvergenz des Verfahrens, unabhängig von der Systemdimension und somit für beliebige Diskretisierungen. 'Sparse matrix'-Algorithmen reduzieren den Speicherplatzverbrauch auf ein Minimum und beschleunigen überdies die Simulationszeiten.