二次剩余扩散型声屏障的插入损失研究

采用大型声学测试分析软件SYSNOISE,对二次剩余扩散型声屏障(QRD)进行1/3倍频程内的插入损失计算,并与其它类型的声屏障在刚性表面情况下比较,并进行实验验证,结果显示此种声屏障可以明显改善声屏障的降噪性能。研究发现此类声屏障均能在设计频率范围内获得满意的插入损失,其中以400 Hz为设计频率的声屏障降噪效果最明显。     

公路声屏障降噪性能数值模拟及结构优化

为提高公路声屏障的降噪性能,从声波绕射和反射两个角度考虑,通过声学有限元法(finite element method,FEM)分别探究声屏障顶端类型和表面扩散体间距、宽度以及高度对声屏障插入损失的影响,基于以上分析,提出一种适用于治理公路交通噪声的复合结构声屏障。结果表明,改变声屏障顶端和扩散体结构,对低频噪声影响较小;对于中、高频段,90°夹角的Y型声屏障降噪效果较好,在1 250～2 000 Hz频段内其插入损失较其他顶端类型可提升13 dB;当频率在1 000 Hz附近时,增加矩形扩散体的宽度、高度和间距可提高声屏障降噪效果;针对主要集中在800～1 250 Hz的公路交通噪声,设置复合结构声屏障可有效抑制声影区噪声辐射,附加扩散体后的复合声屏障与Y型声屏障相比,其插入损失最大可提高6 dB。     

城市轨道交通全封闭声屏障近地面降噪性能分析

为研究城市轨道交通全封闭声屏障近地面降噪性能,在全封闭声屏障降噪原理的基础上,以宁波轨道交通1号线高架桥为研究对象,对无全封闭声屏障高架断面及有全封闭声屏障高架断面进行了对比测试及数据分析,对全封闭声屏障的综合降噪效果及分频段降噪效果进行了分析,并得到了全封闭声屏障降噪的特征频率段。研究结果表明,全封闭声屏障具有优良的近地面降噪性能,距轨道中心线水平距离7.5 m,22 m及55 m处近地面测点的等效连续A声级插入损失都在7 d B以上,最高达13 d B;1/3倍频程线性计权频谱图表明,全封闭声屏障近地面降噪的特征频率段为50~80 Hz,315~1 000 Hz以及2 500~3 150 Hz,其中,315~1 000 Hz频率范围内的降噪百分比最大。     

输送廊道悬浮声屏障插入损失计算模型

为准确评估输送廊道各类悬浮声屏障插入损失,并提高其计算效率,通过声衍射基础公式,考虑实际廊道输送带下方衍射现象,推导出基于线声源的有限长及无限长悬浮声屏障插入损失简化计算公式,进而提出一种考虑下衍射的输送廊道声屏障插入损失计算模型,研究了输送廊道声屏障各类型的选择与居民区所处位置之间的关系。结果表明：下挑檐和上下挑檐声屏障较单侧声屏障和上挑檐声屏障降噪效果高3-5dB。上下挑檐声屏障较下挑檐声屏障降噪效果高约1dB,声屏障高度增加(6m以内)下挑檐插入损失增长速率更快;随着声屏障距地高度增加,近场(50m)插入损失下降速率更快需要搭配其他的降噪措施,远场插入损失下降范围0.5dB内。其研究成果应用于某发电厂厂区外输送廊道噪声控制,采用下挑檐声屏障,理论计算与实际测试误差为2dB以内,达到预期效果。可见对输送廊道噪声的声屏障治理提供科学依据,具有较大的应用价值。     

考虑声源非相干性的城市轨道交通全封闭声屏障降噪预测

以某轨道交通全封闭声屏障为研究对象,考虑简化线声源的非相干性,建立2.5维边界元衍射声场模型;通过现场沿线环境噪声测试,验证了该模型的准确性,并与相干源衍射声场预测结果比较;最后预测了在近场高层建筑附近,全封闭声屏障对近轨或远轨车辆噪声的降噪效果。研究结果表明,非相干线声源更符合城市轨道交通噪声源特性;对于轮轨噪声（315～1 000 Hz）,全封闭声屏障在高层住宅建筑区域有显著的降噪效果,1/3倍频程插入损失最大为30.0 dB。对于低频噪声（50～250 Hz）,全封闭声屏障会加重高层住宅建筑区域的声压级,使插入损失出现负值。针对高层建筑附近场点,全封闭声屏障的顶端拱形透光板对远轨车辆噪声有更为显著的附加降噪效果,大部分场点附加插入损失均高于5.0 dB。     

轨道交通周期型声屏障带隙特性及其降噪性能

基于声子晶体带隙理论提出气-固周期型声屏障,基于Bloch定理,采用传递矩阵法研究周期型声屏障声波带隙特性,同时建立有限元模型对带隙进行验证;分析固体材料密度、声速及填充率对周期型声屏障带隙的影响;输入实测轮轨噪声声源,分别研究直立式与全封闭周期型声屏障对轮轨噪声的控制效果。研究结果表明:气-固周期型声屏障中固体材料密度的增加可以显著降低带隙起始频率,同时使截止频率升高、带隙宽度增大;当固体材料填充率取为0.5时,带隙起始频率最低,而截止频率随填充率增大而升高;直立式周期型声屏障比同等质量单一材质声屏障的降噪效果提高2～3 dB,而引入带隙后的全封闭周期型声屏障降噪效果可提高3～5 dB。     

声子晶体材料与有源控制相结合的宽频噪声抑制方法

电力变压器噪声除了本体噪声产生的低频分量,还包含冷却风扇产生的中高频噪声。有源降噪方法对低频噪声控制性能好,且灵活可控,但降噪效果受制于通道数量。在不增加通道数量的前提下,为了拓宽降噪频率范围,提出声子晶体材料与有源控制相结合的降噪方法。以DSP为核心控制器搭建了基于LMS算法的双通道有源降噪系统,在此基础上开展了嵌入声子晶体材料的有源降噪系统降噪性能验证实验研究。实验结果表明,针对变压器100～400 Hz的低频噪声,双通道有源降噪系统单频最大降噪量约20 dB,多频总降噪量可达9 dB。设计了对500～1 000 Hz中高频噪声抑制作用明显的声子晶体材料,对600 Hz单频降噪量约14 dB。嵌入声子晶体材料的双通道有源降噪系统,最大总降噪量可达16 dB,优于单纯的有源降噪。可见,声子晶体材料与有源控制相结合,拓宽降噪频率范围、提高降噪性能的方法是可行性的。     

声屏障对交通噪声的A计权声插入损失

本文提出了对一宽带噪声,声屏障的A计权声级插入损失△LA在一定误差范围内可用某一特定频率f_e时的声插入损失△L值来代替,对于我国道路交通噪声的频谱可定出f_e为400Hz,误差范围小于1dB,并由交通噪声的线声源模型,得到了无限长屏障对于交通噪声的声插入损失的计算公式。     

道路声屏障组合吸声结构设计与评估

声屏障在道路交通噪声污染防治中得到了广泛应用,但同时面临材料吸声性能有限、轻量化程度有待提升等问题。为了更好地提升道路声屏障的降噪效果,需要研究组合吸声结构的声学性能及其影响因素。建立了二维阻抗管有限元模型,与实验数据进行对比验证了其可靠性。基于有限元仿真构建了微穿孔板-双层多孔吸声材料-空腔组合吸声结构,研究了几何参数对组合结构的吸声性能的影响,并在实际道路场景中进行了仿真分析。结果表明,微穿孔板的孔径和厚度减小,组合结构在中高频段的吸声效果提升;穿孔率减小,组合结构在低频段的吸声性能提升,但是中高频吸声性能显著降低;多孔吸声材料厚度的增加能提升组合结构中高频吸声系数。在多孔吸声材料背后合理设置空腔并不会降低组合结构的声学性能。穿孔率3%,孔径0.4 mm,板厚1 mm的微穿孔板与3 cm聚酯纤维+3 cm三聚氰胺+2 cm空腔的组合吸声结构降噪效果较好,将其作为吸声型声屏障的材料。吸声型和隔声型声屏障插入损失的规律基本一致,采用组合吸声结构的吸声型声屏障较隔声型声屏障插入损失提升1-2 dB,能够较好地控制中低频交通噪声,具有实际工程价值。     

铁路声屏障与轨边矮墙优化设计研究

声屏障的高昂成本往往是由不合理的设计参数造成的.基于铁路噪声预测模型和有限长声屏障设计方法,提出了声屏障优化设计方法.该方法以声屏障建造成本为目标函数,以降噪要求为声学约束,综合考虑设置位置、高度和长度等设计变量的影响.由列车噪声1/3倍频程频谱计算插入损失,通过修正车屏间反射作用,提高了优化过程中插入损失的计算精度.经过与目前设计方法比较,验证了优化方法在铁路声屏障和轻轨桥架声屏障设计中改善经济性能和降噪性能的优越性,并且对轨边矮墙的降噪特性进行了分析,讨论了设计参数对成本和降噪性能的影响.结论对声屏障和轨边矮墙设计参数与形状的选择具有指导意义.     

潜艇涡量场和流噪声等效声中心的数值预报

为了实现潜艇湍流噪声及其等效声中心的数值预报,在分析SUBOFF潜艇拖曳和自航状态下涡量场的基础上,采用大涡模拟与声学边界元相结合的方法,在频域内预报了流噪声空间分布、测点谱源级曲线和声指向性,求取了等效声中心位置并分析了其受螺旋桨旋转作用的影响.计算结果表明：附体与艇体结合部马蹄涡和附体端面诱导项链形涡对是潜艇涡量场的主要特征,且马蹄涡系具有较高的强度和稳定性;附体尾涡脱落频率存在19.22Hz的线谱,且在尾涡测点谱曲线中得到明确体现;随着频率增加,流噪声蝶形指向性对应的辐射瓣状区间数随波数增加,且正横方向声压要强于首尾方向;流噪声等效声中心位于距艇艏0.46倍艇长处,在10Hz～1kHz内总声源级为95.09dB;艇艉桨对附体马蹄涡系影响较小,但促使等效声中心迅速移至艇艉.     

民用航空发动机外涵支板声衬的降噪技术研究

为了研究民用大涵道比涡扇发动机风扇外涵支板对风扇转静干涉噪声后传声散射效应的影响,以及外涵支板布置声衬的降噪效果,本文基于有限元方法,首先研究了等截面圆形管道和环形的声传播和远场声辐射特性,并与解析结果进行对比,吻合地较好,表明了该声传播计算方法的可靠性和精度;然后开展对于包含外涵支板的某真实大涵道比涡扇发动机外涵管道的风扇转静干涉噪声后传声分析,最后开展外涵支板声衬的声阻抗优化设计,在约束条件内获得最优声阻抗,研究外涵支板布置声衬对风扇转静干涉噪声后传声的降噪效果。结果表明：有外涵支板的情况下,声波在管道内出现声散射现象,声压幅值较无支板情况明显增大,且在支板附近出现峰值;外涵支板布置声衬后,在最优声阻抗的情况下,单频单模态的降噪量可达22.57dB。     

铁路声屏障插入损失分析计算

通过对高速铁路声屏障进行现场声学测试,发现声屏障的实际降噪效果低于传统理论计算值。分析了列车运行时间间隔对这种偏差的影响,提出了运用等效时间模型对无限长线声源、有限长声屏障绕射损失计算公式进行修正的方法。     

管道低频噪声的自适应控制

以管道内行波声场为物理模型,提出采用自适应信号处理技术实现有源降噪的方法,建立了数学模型,导出了自适应系统的传递函数,以管道消噪装置为信号源和控制对象,采用ADSP2101实现自适应滤波。通过计算机仿真分析比较了RLS、LMS和LSL算法的消噪效果。声学实验和数据处理结果表明,在无声反馈时,该方法对0～500Hz宽带噪声的平均降噪量为27.5dB,在有声反馈时平均降噪量为4.86dB,采用频响平坦的扬声器,降噪量可提高到10.2dB。实验结果与理论分析吻合。该技术可应用于降低发动机及其排气管的噪声,采用适当空间分布方法在原理上该方法也适用于封闭三维空间的噪声消除。     

XMQ6182G型客车低频轰鸣声仿真分析与抑制

为了解决XMQ6182G型客车在30~80 km·h^-1匀速行驶时驾驶位存在低频轰鸣声的问题,开展实车噪声和振动测试,发现驾驶位噪声频率约为14.0 Hz时,出现驾驶位噪声声压级峰值.经对比分析和测试,确定轰鸣声主要来自路面激励,并构建车身结构和车内空腔的有限元模型,进行模态分析.结果表明:驾驶位低频轰鸣声是由车身第3阶结构模态与车内空腔第1阶声学模态的强耦合引起的;改进客车顶盖结构后,驾驶位噪声声压级最大降幅为4.7 dB(A).