Simcenter 3D Solutions Difference Between Point Ray Source (Spherical) Vs Noise Ray Source (Spherical)

Simcenter 3D Ray acoustics 에서 가장 많이 적용하는 음향 구형 소스 (Spherical Source) 에는 2가지 타입을 사용할 수 있습니다.
Point Ray Source(Spherical) 와  Noise Ray Source(Spherical) 입니다.
실제 동일한 음향 소스처럼 보이지만  Point Ray Source 는 음향이 진행과 반사 후에 Phase 가 고려되지만 
Noise Ray Source 는 음향이 진행과 반사 후에도 Phase 는 고려되지 않고 단순히 크기만 고려됩니다.
좀 더 자세히 설명을 하면 다음과 같습니다.

1. Point Ray source 
 -  BEM 이나 FEM 음향 해석에서 사용하는 일반적인 음향 소스로 coherent 특성을 가진 소스입니다.
    즉 음향 소스의  위상이 고려되는 것입니다.
    비록 처음 부여하는 음향 소스 자체에는 위상이 0으로 부여되었다고 하여도 음이 반사되거나 회절이 되면 진행되는 음향은 반드시 위상을 가지게 됩니다. 
   위상 특성을 가지면 소스로 부터 진행되어 오는 음향과 반사되어 오는 음향이 만나게 되고 서로 만나게 됩니다 .
   그러나 이 2개의 음향의 위상이 서로 다르게 되면 그 위상 차이만큼 소음의 크기는 줄어들거나 늘어날 수 있습니다.
    이렇게 음향의 위상을 고려하는 것이 Point Ray source  입니다. 
    하기 그림과 같이 이 소스는 그 값을 real 과 imaginary 또는 amplitude 와 phase 로 부여합니다.
     

2. Noise Ray source 
 -  음향 소스이지만 incoherent 특성을 가진 소스입니다. 즉 음향 소스의  위상이 고려되지 않는 것입니다.
    이런 소스는 일반적인 음향 해석에서는 사용되지 않지만 특별히 Ray 음향 해석에서는 사용할 수 있습니다. 
    이 소스는 처음부터 위상을 고려하지 않는 소스이고 항상 음향의 위상은 0 도입니다.
    음향이 진행 중에 반사되거나 회절이 되더라고 반사되어 오는 음향의 위상은 변하지 않고 항상 0 입니다. 
    따라서 소스로 진행되는 음향과 반사되어 돌아오는 음향이 서로 만나게 되어도 항상 위상이 0 이므로 
    음향의 크기가 위상 차로 줄어들지 않고 항상 음향의 크기는 증가만 됩니다.
    즉 1Pa 와 반사되어 돌아오는 0.1Pa 이 만나면 1.1 Pa 이 됩니다.
    따라서 하기 그림처럼 Noise Ray source 는 입력 시 Amplitude (Magnitude) 만 입력할 수 있습니다.
    이런 소스를 부여하는 것은 일반적이지 않습니다.
    그러나 환경 소음의 해석을 하는 경우 도로에 움직이는 많은 자동차를 음향 소스로 모델을 하게 됩니다.
    하지만 자동차가 매우 많기 때문에 실제로는 자동차 소리가 서로 coherent 되어 음향이 위상의 효과로 
    그 크기가 작아지거나 커지게 될 것입니다. 
    하지만 수많은 자동차의 위상을 알지 못하므로 그 소스의 위상을 고려하게 되면 계산 결과는 더 이상한 결과를 얻을 수 있습니다.
    이런 경우 일반적으로 소음의 위상을 고려하지 않는 incoherent  소스를 부여하게 됩니다.
    다시 말해 환경 소음의 경우 소스가 매우 많은 모델에는 일반적으로 incoherent 를 사용합니다.
   1) 도로 위의 수많은 자동차 소스
   2) 건물에 부착된 매우 많은 에어컨 실외기 소스
   3) 일반적인 공장에 매우 많은 작동 음향 소스
  

이제 결과를 통해 2개의 음향 해석의 결과를 비교해 봅니다.
본 예제는 음향 소스가 1개인 경우이므로 실제로는 Point Ray Source(Spherical) 를 사용해야 할 것입니다.
여기서는 음향 해석에서 가장 정확한 BEM 음향 결과와 Ray 음향 결과 (Point 와 Noise) 결과를 비교합니다. 
하기 그림의 결과를 확인해 보면 BEM 결과와 Ray 의 Point Ray Source 로 계산한 것이 유사함을 확인할 수 있습니다.
즉 일반적으로 소스의 개수가 적은 경우에는 Point Ray Source 를 사용하는 것이 더 좋을 결과를 얻을 수 있습니다. 


하기 그림은 Ray 에서 Coherent 와 Incoherent 를 비교한 것입니다.
Noise source 인 Incoherent 인 경우는 위상이 고려되지 않고 크기만 계산됨을 결과로 부터 확인 할 ㅅ 있습니다.


이상으로 관련 자료 설명을 맞칩니다.
문의사항이 있는 경우에는 하기의 이메일로 문의 부탁드립니다.
조병옥 프로 (byoungok.jo@siemens.com)

감사합니다.