بهينه سازي جاذب صوتي چندلايه تخت با استفاده از الگوريتم ژنتيك چندهدفه براي استفاده در اتاق صامت

Optimization of flat multi-layer sound absorber by using multi-objective genetic algorithm for application in anechoic chamber

استفاده از جاذب صوتي تخت چندلايه در اتاق صامت نسبت به شيوه هاي متعارف نظير جاذب هاي گوه اي و هرمي شكل، مزايايي از قبيل قيمت مناسب تر، نصب آسان تر و پيچيدگي ساخت كمتر دارد. بنابراين طراحي بهينه ي جاذب چندلايه تخت با كمترين ضخامت مورد توجه است. در اين مقاله از الگوريتم ژنتيك چندهدفه به عنوان ابزاري موثر در بهينه سازي طراحي جاذب متخلخل سه لايه تخت استفاده شده است. براي داشتن محدوده گسترده تري از مواد متخلخل، تركيب جاذب متخلخل فومي و فيبري استفاده شده است. به منظور بررسي عملكرد جذب صوتي ساختارهاي چندلايه، دو روش تحليلي و عددي (روش اجزاي محدود و بطور خاص نرم افزار كامسول مولتي فيزيك) بكارگرفته شده است. در قدم اول، مدل رياضي صحه‌گذاري شده و نتايج روش اجزاي محدود، تحليلي و تجربي براي دو نمونه ساختار مقايسه شده است كه تطابق مناسبي را نشان مي‌دهند. همچنين براي صحه گذاري بر عملكرد الگوريتم ژنتيك برنامه نويسي شده، نتايج آن براي بهينه سازي جاذب متخلخل سه لايه تخت با نتايج مقاله اي مناسب مقايسه شده است كه دقت و كارايي الگوريتم برنامه نويسي شده را نشان مي‌دهد. نتايج بهينه-سازي نشان مي دهد كه ساختار متخلخل سه لايه تخت، با ضخامتي كمتر از يك پنجم طول موج متناظر با بسامد قطع 80 Hz ، مي تواند كيفيتي قابل مقايسه با ساختارهاي متعارف گوه اي ايجاد نمايد.

In an anechoic chamber, the flat multi-layer sound absorber is cheaper, easier to install and less complicated in manufacturing than conventional wedge and pyramid absorbers. Therefore, design of the optimum flat multi-layer absorber which has minimum thickness is desirable. In this paper, the genetic algorithm has been employed as an effective optimization tool to determine flat triple layer porous absorber. To obtain a broader range of porous materials, a combination of foam and fiber types is used. Theoretical and numerical method (finite element method specifically COMSOL Multi-physics version 4.4) have been used to investigate the operation of sound absorption corresponding to the multi-layer structure. In the first step, mathematical model is verified and finite element method, theoretical and experimental results are compared together for two different samples of structures which show appropriate matching. Furthermore to verify the operation of programmed genetic algorithm, the results obtained from the optimization of flat triple layer porous absorber are compared with suitable article which show accuracy and efficiency of this method. The optimization results indicate that a flat triple layer porous structure can achieve results comparable with quality wedge type structure with overall thickness slightly smaller than a fifth of a wavelength at 80 Hz cut-off frequency.