一种应用于电梯井的复合吸声结构及其吸声参数研究

为减弱电梯井噪声干扰,提出一种能应用于井内壁的复合吸声结构.基于Attenborough提出的"多孔材料表面声阻抗"理论和David and Colin提出的"穿孔板声阻抗"理论,探讨其吸声性能的参数优化方法 .使用可与井壁一体化的阻尼石膏砂浆板为基材,复合岩棉板与水泥砂浆穿孔板组成井内壁吸声结构.基于理论分析、数值模拟与实验测量,通过分析该结构的岩棉板厚度、流阻、孔隙率等参数和穿孔板穿孔率、厚度、密度等参数对结构正入射吸声性能的影响,讨论了该吸声结构的参数优化方法 .结果显示,岩棉板的孔隙率、流阻率和容重以及穿孔板的穿孔率、厚度对复合吸声结构性能起到关键性作用,增加穿孔板厚度、降低穿孔率、增加多孔材料的孔隙率可加强结构的低频吸声性能,反之则加强高频吸声性能;优化后的复合吸声结构,在600和1600 Hz的正入射吸声系数分别达到0.6和0.8.结果表明,提出的复合吸声结构在电梯井噪声控制中显然具有应用潜力.     

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。     

微穿孔板-三聚氰胺吸音海绵-空腔复合结构声学性能优化设计

基于Johnson-Champoux-Allard（JCA）模型和微穿孔板理论,利用传递矩阵法建立了三聚氰胺吸音海绵不同填充方式形成的复合结构的吸声系数理论模型,并比较了其吸声性能：与单层微穿孔板结构a相比,微穿孔板-吸音海绵复合结构b和微穿孔板-吸音海绵-空腔复合结构c的吸声性能均有较大提升,微穿孔板-空腔-吸音海绵复合结构d的提升效果次之。分析了几何参数对复合结构b的吸声性能的影响,得出：微穿孔板的孔径越小,复合结构在中高频段的吸声效果越好;厚度越大,复合结构在高频段的吸声性能越低;穿孔率越大,复合结构在低频段的吸声性能越低;吸音海绵厚度的增加在总体上有利于提高复合结构的吸声效果。基于粒子群算法对复合结构b和c的吸声性能进行了优化,结果表明：与优化前的复合结构b相比,优化后的复合结构c的平均吸声系数从0.565 4提升至0.751 9;与优化后的复合结构b相比,其吸声性能几乎不变,但吸声材料厚度减少了30%,在保持良好吸声性能的同时实现了轻量化。     

有限大背腔单层微穿孔板吸声体吸声特性研究

基于声有限元数值方法研究了有限大背腔单层微穿孔板吸声体的吸声特性.首先,建立了该类单层微穿孔板吸声体的有限元数值模型,并采用等效电路法对其准确性进行了验证.然后,基于已验证的仿真模型讨论了有限大背腔单层微穿孔板吸声体的斜入射吸声性能,以及背腔宽深比对其扩散场吸声系数的影响规律.结果显示,在正入射条件下,单层微穿孔板吸声体的吸声性能主要受到有限大背腔非切向模态的影响,而在斜入射条件下,主要受到切向模态的影响;不同入射角度的声波会激发有限大背腔不同的切向模态,从而改善单层微穿孔板吸声体的高频吸声性能;调整背腔宽深比能有效控制单层微穿孔板吸声体扩散场吸声系数曲线高频吸声峰的位置,并且存在最佳宽深比使其同时具有较高的吸声系数和较宽的吸声频带.本文可为噪声控制工程和室内声学设计提供有用的参考.     

水泥基复合结构吸声材料的制备及表征

为提高道路、隧道用材料的吸声性能,降低交通噪声,以普通硅酸盐水泥、膨胀珍珠岩为主要原料,制备出水泥基膨胀珍珠岩多孔材料,将其分别与金属穿孔板、活性炭纤维(ACF)非织造织物结合,利用组合位置、背后空腔深度、ACF非织造织物层数的变化组成不同复合结构的吸声材料,并对其吸声性能进行研究.结果表明:将金属穿孔板以及ACF非织造织物分别置于水泥基膨胀珍珠岩材料前方,增加ACF非织造织物层数,均可提高复合结构材料的吸声性能;而金属穿孔板/水泥基膨胀珍珠岩以及ACF/水泥基膨胀珍珠岩的背后空腔对复合结构材料的吸声性能均无明显影响.     

微穿孔板作护面板对多孔材料吸声效果的影响

分析了微穿孔板做护面板对多孔材料吸声效果的影响。通过实验测得多孔材料的复阻抗和复波数,给出了复合结构的吸声系数计算公式,并在阻抗管内进行实验验证,实验结果与理论计算吻合良好。实验结果表明,使用微穿孔板作多孔材料护面板,具有较低声阻抗的微穿孔板能减小对多孔材料高频吸声性能的影响;具有较高声抗的微穿孔板会更好的提升多孔材料的低频吸声效果,但会使吸声系数在高频下降严重,同时过高的声阻会使吸声系数峰值下降。     

微穿孔板-三聚氰胺吸音海绵-空腔复合结构声学性能优化设计

基于Johnson-Champoux-Allard（JCA）模型和微穿孔板理论,利用传递矩阵法建立了三聚氰胺吸音海绵不同填充方式形成的复合结构的吸声系数理论模型,并比较了其吸声性能：与单层微穿孔板结构a相比,微穿孔板-吸音海绵复合结构b和微穿孔板-吸音海绵-空腔复合结构c的吸声性能均有较大提升,微穿孔板-空腔-吸音海绵复合结构d的提升效果次之。分析了几何参数对复合结构b的吸声性能的影响,得出：微穿孔板的孔径越小,复合结构在中高频段的吸声效果越好;厚度越大,复合结构在高频段的吸声性能越低;穿孔率越大,复合结构在低频段的吸声性能越低;吸音海绵厚度的增加在总体上有利于提高复合结构的吸声效果。基于粒子群算法对复合结构b和c的吸声性能进行了优化,结果表明：与优化前的复合结构b相比,优化后的复合结构c的平均吸声系数从0.565 4提升至0.751 9;与优化后的复合结构b相比,其吸声性能几乎不变,但吸声材料厚度减少了30%,在保持良好吸声性能的同时实现了轻量化。     

定向结构板复合墙体吸声性能的研究

采用驻波管法测定了３种定向结构板（ＯＳＢ）复合墙体的吸声系数；分析了用定向结构板装饰内墙或用定向结构板复墙体作内隔墙 的房间的吸声量及混响时间，并与砖、混凝土结构建筑作了比较。结果表明，由定向结构板、空气层、玻璃棉构成的复合墙体在低频率范围内会出现共振现象，吸声性能比单层定向结构板有显的增加，但在高范围内变化较小；与砖、混凝土结构建筑相比，用定向结构板装饰内墙或用定向结构板复合墙体作内隔墙的房间具有良好的吸声效果。     

微穿孔板吸声结构计算及其应用

微穿孔板吸声结构具有吸声系数高、吸收频带宽等优点，广泛应用于噪声控制的各个领域。根据马大猷的微穿孔吸声理论，总结了微穿孔板吸声结构的吸声原理，并用基于此理论的计算结果与在低频、中频驻波管中实验的结果进行对比，得到了比较满意的结果。采用微穿孔板吸声结构，进行汽车发动机隔声降噪模拟实验，结果表明，微穿孔板吸声结构具有良好的降噪功能。微穿孔板吸声结构的吸声性能的初步研究，为微穿孔板吸声结构在工程中的应用提供了依据。     

微穿孔板简化仿真方法在双层微穿孔结构中的应用

为解决微穿孔板消声结构声学仿真计算过程中,微孔给有限元网格划分带来的困难,采用两种不同的简化方法模拟微穿孔板.其一将经典微穿孔板吸声结构理论与传递导纳法相结合,通过在穿孔板内外表面定义一组传递导纳系数表示微穿孔板;其二则计及板材料性能对吸声特性的影响,将微穿孔板转化为等价的多孔材料模型.分别运用这两种微穿孔板简化仿真方法对某高频双层串联微穿孔板消声器的传声损失进行仿真计算,并与阻抗管实验测试结果进行对比.结果表明,两种微穿孔板简化仿真方法均适用于双层微穿孔结构,且能准确有效地预测其声学性能.      

高温环境下梯度多孔金属纤维的吸声性能及优化设计

为了研究高温环境下具有梯度结构的多孔金属纤维吸声性能,应用物性参数与温度之间的关系式,将Johnson-Allard吸声理论模型拓展到高温条件下,建立了多孔金属纤维材料高温吸声理论模型。采用高温阻抗管设备,测量了多孔材料试件,实验测试数据与理论计算结果符合很好,验证了理论模型的有效性。应用声阻抗转移公式,进一步将该理论模型拓展为梯度多孔金属纤维的高温吸声理论模型,并结合优化算法对多层梯度材料结构进行了优化设计。研究结果表明:高温条件下,材料吸声效果相比常温条件下稍差;多孔材料孔隙率和纤维丝径对材料吸声性能影响显著,随着孔隙率或纤维丝直径增大,材料吸声系数在低频段减小,在中频段增大;经过结构优化设计后,在同等条件下,多层梯度金属纤维材料吸声性能明显优于单层结构,具有良好的吸声效果。研究工作对多孔金属纤维材料的高温吸声应用及梯度优化设计具有一定的指导意义。     

透明微穿孔膜构造的吸声性能测量

为了研究微穿孔膜墙面吸声结构和空间吸声体的声学特性，在混响室中对8组墙面吸声体与7组空间吸声体的宽频带吸声系数进行了测量，以探讨吸声体的构造与其声学特性之间的关系．测量数据表明，微穿孔膜墙面吸声构造和空间吸声体具有良好的声学性能．该测量数据可以直接应用于实际声学工程，也可以用来与理论计算进行比较研究．     

双层微穿孔管消声器传声损失理论计算与分析

基于一维平面波理论和微穿孔结构吸声理论,推导双层微穿孔管消声器传声损失理论模型,并将理论计算值与三维有限元声学仿真结果进行对比,利用消声器传声损失理论公式,对比双层和单层微穿孔管消声器的传声损失,分析内外层膨胀腔厚度对双层微穿孔管消声器声学特性的影响。研究结果表明:双层微穿孔管消声器在中低频的传声损失要大于单层微穿孔管消声器;增加内外层膨胀腔的厚度,可以提高双层微穿孔管消声器的消声特性;当双层膨胀腔总厚度固定,外层膨胀腔厚度大时,消声器在中低频的声学性能更好。     

非织造布结构吸声性能研究

研究背后有空气层时非织造布吸声特性.分析非织造布吸声系数与声阻抗率随频率的变化规律,由此得出吸声峰值频率的计算公式.传统窗帘吸声极大值频率的计算公式可以作为本文的一个特例.应用穿孔板共振结构吸声理论得出与实测非织造布结构第一吸声峰值频率相近的频率值.     

材料设计参数对双层多孔路面吸声性能影响

为提升双层多孔路面吸声性能,增强对轮胎与路面接触源头噪声的消减效果,给路面降噪功能优化设计提供依据,分析层间结合材料用量、底面层空隙率对双层多孔路面吸声性能的影响规律。采用表面声学阻抗试验获取混合料吸声系数曲线,对比不同层间结合材料用量、底面层空隙率对双层多孔路面吸声系数峰值和峰值频率的影响,并采用层间剪切、拉拔强度试验分析层间黏结性能。基于层间材料用量和底面层空隙率优化,提出一种采用聚氨酯表面层与改性沥青混合料底面层复合的双层多孔路面结构,通过室内试验分析复合路面材料的基本力学特性和吸声性能。研究结果表明：增加层间改性乳化沥青材料用量能够提升层间黏结强度,但会损失双层多孔路面的吸声效果,主要吸声频谱也会受到影响;提高底面层空隙率能够提升双层多孔路面的吸声性能,特别是对于高频噪声的吸收;而当底面层空隙率小于20%时,吸声系数峰值衰减较快。在聚氨酯材料提供足够黏结强度和表面层力学性能的条件下,复合型路面未采用层间结合材料,并提高了底面层空隙率,因此呈现出显著的高、低频吸声效果。为保持双层多孔沥青路面吸声性能和黏结强度的均衡,底面层空隙率不宜低于20%,在保障足够有效吸声功能基础上,宜使用...     

微穿孔板结构声反射与吸收特性的实验和应用

依据马大猷教授的微穿孔板基本理论，在对微穿孔板吸声结构完成吸声理论计算的基础上，进行参数选择并设计了微穿孔吸声反射板的结构，用于新建的阶梯教室和体育馆中．同时，分析了这种微穿孔吸声反射板结构在阶梯教室中的声反射和声吸收性能、经现场测试与主观评价，证明了此方法对阶梯教室和体育馆音质效果控制的有效性和可行性，     

单层微穿孔板吸声性能的研究

设计具有不同穿孔率和不同厚度的微穿孔板,测试其吸声性能。以马大猷教授的微穿孔板吸声理论为基础,厚度增加会提高微穿孔板的吸声系数,但是微穿孔板厚度增加会减小高频范围内的吸声频带,穿孔率越大,微穿孔在高频率范围内具有宽的吸声频带。同时比较了Fok的考虑微穿孔间的相互影响的模型与实验测试结果相比较可知,考虑微穿孔间的相互影响的模型更接近实验结果。同时研究了微穿孔板吸声的模型,通过和实验获得的数据比较可知,考虑微穿孔间的相互影响的模型更和实验数据更接近。     

运用弹性支撑背板提高微穿孔板低频吸声性能

为了提高微穿孔板结构的低频吸声性能,将传统微穿孔板结构的刚性背板改进为弹性支撑背板,通过理论计算和试验对这一改进进行研究.由等效电路图推导出弹性支撑背板单元的矩阵,运用传递矩阵方法,将其和空腔单元矩阵、微穿孔单元矩阵进行串联,建立新结构的理论模型.通过振动试验测量弹性支撑背板的阻尼系数和刚度系数,计算出结构的吸声系数,并与驻波管试验的测量结果对比.结果表明:理论计算和试验结果吻合良好;改进设计的微穿孔板结构同时利用了微穿孔板的腔共振吸声和背板的机械阻抗吸声作用,能够在不增加结构厚度的情况下提高低频吸声性能,并且同时保持中高频吸声效果.     

双层阻抗复合吸声结构的优化设计

研究了由穿孔板及吸声材料构成的双层阻抗层阻抗复合吸声结构及其吸声性能模型,针对该结构多参数及噪声频带优化的特点,建立了吸声降噪优化数学模型。并以某地下电站厂房降噪为例,对双层阻抗复合吸声结构的各几何参数和物理参数进行了优化设计。     

阻抗复合吸声结构的理论与声学特性研究

研究了由穿孔板、吸声材料及空腔构成的阻抗复合吸声结构理论,建立了其吸声性能预测模型,在实验验证理论正确性的基础上,分析了吸声结构参数与吸声性能的关系,从而为噪声控制中吸声结构的优化设计提供了依据