体育训练馆声学特性分析

现代体育训练馆设计超越了固有的功能,且有很大的扩展.以陕西师范大学训练馆为例,合理地利用顶棚空间,设计了中低频吸声结构.在玻璃顶棚下均布了空间吸声体,得到较合理的混响时间.通过猝发声实验,没有发现颤动回声现象.在主声场区采用线阵列音响,四周均布高保真音箱,获得了均匀的扩声声场,满足了多功能使用要求.在建筑装饰设计方面简洁、大方.     

基于多孔材料的复合微穿孔板结构声学特性研究

为了拓宽普通单层微穿孔板吸声频段,进一步提高其吸声性能,本研究对基于多孔材料的复合微穿孔板吸声结构声学特征进行研究。应用声学有限元方法对复合吸声结构声场进行数值模拟,研究多孔材料的位置、厚度、流阻率及其与微穿孔板或腔壁间空气层对复合吸声结构吸声性能的影响。结果表明：相较于普通单层微穿孔板吸声结构,添加多孔材料后的复合吸声结构吸声性能显著提高;将多孔材料紧贴微穿孔板安装,或选择较厚的、流阻率较高的多孔材料,均可有效提高复合吸声结构的吸声性能;多孔材料与腔壁间空气层对改善中、低频吸声性能有良好作用;多孔材料与微穿孔板间空气层会降低高频吸声效果。     

变截面消声管道耦合Helmholtz腔结构的声学性能

基于局域共振理论与管道消声理论,设计了一种变截面消声管道耦合Helmholtz谐振腔的声学超材料结构,并运用COMSOL软件进行仿真研究.在此基础上,探讨了变截面声学超材料结构的几何参数对吸声系数峰值的影响,运用声学试验测试了该声学超材料结构的声学性能.结果表明：该变截面声学超材料结构在低频范围(200～600 Hz)内可实现良好的吸声效果;通过改变管道小孔的截面半径,可以实现声学超材料结构固有频率的定向调节;与普通Helmholtz腔相比,该声学超材料结构的吸声系数峰可在一定低频范围内移动,提高了结构在低频范围内的吸声效果,拓宽了吸声系数峰值对应频率的范围;声学超材料结构的几何参数得到了优化,具有良好的吸声效果.     

特大型高铁车站候车厅建筑声环境分析

我国新建的高铁车站候车厅体积巨大,对该类超大体积空间的声场特性缺乏深入研究.文中以一候车厅为例,采用现场测量和声场计算机仿真技术,对该候车厅的室内声场参数进行深入分析和讨论.结果表明:该空间混响时间较长,呈现中频较长(达9.21 s)、低频和高频比中频短的频率特性;在该空间中,语言传输指数与早期衰变时间(500和1 000 Hz倍频带)高度相关,而与混响时间(500和1 000 Hz倍频带)的相关性不大;增加建筑界面的吸声量,声场参数得到显著改善;A声级与声源和接收点距离的对数值高度相关,混响时间(500和1 1000Hz倍频带)与声源和接收点的距离无关.在一定距离范围内,声场参数早期衰变时间(500和1 000Hz倍频带)、清晰度(500和1 000Hz倍频带)、语言传输指数与声源和接收点的距离高度相关.候车空间的分布式扬声器系统与旅客的距离需仔细设计,以满足语言清晰度的要求.     

基于响度级、耳间互相关系数和中心频率的主观声场宽度预测模型

耳机回放音频时,大脑感知到的音频的主观声场宽度受其响度级、耳间互相关系数和频率成分的影响显著.采用虚拟声学指针作为参考信号,针对响度级在60～80方,耳间互相关系数在0～1的倍频程信号进行了主观声场宽度听音实验.实验结果表明:随着响度级的提高主观声场宽度在不同频段有不同的增幅,增幅最大值在200 Hz附近,最小值在1600 Hz附近,每增加10方,平均声场宽度增幅为5.4°;随着耳间互相关系数的降低,主观声场宽度的增幅在400～800 Hz最大,耳间互相关系数每降低0.2,主观声场宽度增加约4.8°.根据实验结果建立了一个基于响度级、耳间互相关系数和中心频率的三因素主观声场宽度预测模型.验证实验表明,该模型的预测结果和听音者的实验结果误差在5.4°,符合实验的精度要求,能够对给定信号的声场宽度进行有效的预测.     

轻骨料混凝土吸声性能研究

以硅酸盐水泥、页岩陶粒、聚丙烯纤维、发泡剂及其他助剂制备轻骨料混凝土.研究水泥用量、纤维掺量、页岩陶粒粒径、发泡剂掺加量、陶粒试块及其串联在中低频范围内的吸声性能.结果表明,单粒径页岩陶粒制备的混凝土试块在600 Hz频段附近有良好的吸声性能;添加纤维和发泡剂,可改善混凝土材料内部结构,有利于提高材料的吸声性能;陶粒混凝土试块的串联可使其整体吸声性能较原试块提升近80％.     

慢回弹聚氨酯发泡体吸声性能研究

对不同泡孔大小、不同厚度慢回弹聚氨酯材料在不同频段下的吸声性能进行实验研究.研究表明,1 300 μm是材料泡孔大小对吸声性能影响的转折点.对于低频声波,泡孔直径为1 300 μm时,吸声性能最好;对中高频声波,吸声效果最差.材料厚度对吸声性能的影响,6 cm为最优值,此时材料的吸声效果最好;材料对不同频段声波的吸收效果也各不相同,频率为1 000 Hz声波的吸收效果最差,此频率是材料吸声性能的低谷.以上研究结果为工程使用提供了有价值的实验依据.     

大型厅堂的建筑声学设计方法研究

研究和探讨了大型厅堂建筑声学设计方法及优化和改进.厅堂音质设计难点集中体现在设计过程中的声场模拟预测结果与实际效果之间存在差异,针对此问题讨论了现有厅堂声学设计过程中存在的不足,从声场计算模型的可靠性、吸声系数的合理选取以及声学结构的实验室准确测量等方面找出关键原因.并对其进行了理论研究和实验统计分析,提出了若干改进和...     

一种测量高分子材料低频声学性能的混合方法

介绍了一种基于动态黏弹谱特性测量橡胶等高分子材料低频声学参数的混合方法．首先利用动态黏弹仪测量材料的低频（〈100Hz）动态力学参数,按照时温等效原理将获得的参数拓展到声学关注的频段（100Hz～10kHz）,再辅以声学测量与反演手段得到材料的声学参数．采用该方法对一种异戊橡胶材料进行了测量,并把测量结果用于该材料样品在声管中所构成的分层介质模型的仿真计算,得到的吸声系数计算值与声管实测值一致．     

新型多孔水泥基陶粒吸声材料的性能分析

以黏土质陶粒和42.5级普通硅酸盐水泥作为主要原料,添加一定的辅助材料,研制出一种新型多孔水泥基陶粒吸声材料。经过研究发现:颗粒级配、压缩比、空腔、表面形态、不同安装方法等对该材料吸声性能都有一定的影响。0.5~2.5 mm粒径范围的陶粒,对100~1 800 Hz的降噪效果较好;材料压缩比为1.3时,对100~1 800 Hz的吸声效果较好,其降噪系数为0.55;该材料后面预留50 mm背腔,低频吸声性能得到有效提高;表面处理过的材料,其暴露于声场中的面积增大,对声波具有更充分的吸收。     

敷设吸声尖劈的声纳平台水下声学特性试验研究

基于模型试验开展了敷设吸声尖劈的声纳平台水下声学特性研究,讨论了尖劈不同敷设方式下声纳平台的声场分布,分析了声波入射角度对声纳平台声场的影响.分析了声纳平台0%,36%,60%和100%敷设吸声尖劈,声波在0°方向和90°方向入射声纳平台的情况,以及尖劈不同敷设方式、声波不同入射角度时声纳平台的声场分布.研究表明:声纳平台内部各点声压不尽相同;随尖劈敷设密度的增加,声纳平台自噪声在降低,各水听器声压的差异在逐渐加大;吸声尖劈可改变声纳平台的声场,降低声纳平台的自噪声,但存在"声泄漏"现象;声波入射方向对声纳平台声场也有一定影响,但位置不同、声波频率不同,其影响也各有差异.     

附加弹性层法抑制夹芯隐身结构中的声波谐振

建立了两种典型夹芯复合隐身结构的声学模型,并推导了斜入射下不同背衬条件的吸声系数及波型转化系数表达式;通过消声水池和脉冲声管试验验证了附加弹性层法抑制夹芯复合隐身结构中声波谐振的效果;保持夹芯结构总厚度一定时,对附加弹性层的材料参数和几何参数进行了声学设计.研究结果表明,附加弹性层阻抗对波型转化系数及抑制夹芯复合隐身结构中声波谐振效果影响显著,通过附加弹性层匹配设计,有效地抑制了夹芯复合隐身结构中的声波谐振,5 kHz以上频段吸声系数达到0.9.     

220 kV城市户内变电站声场模拟与分析

为了有效地治理城市户内变电站日益严重的噪声污染,建立仿真模型对变电站机房内部以及居民区的声场分布进行计算.以南京大行宫220 kV变电站和富城220 kV变电站为例,使用ANSYS 11.0 SP1软件对变电站主要噪声源--主变压器室和电抗器室内部声场进行模拟与分析.使用LMS SYSNOISE软件对变电站外距主变压器室45 m处的居民区声场进行模拟计算.模拟结果表明:主变压器室的噪声声压级在频率为63 Hz时达到最大值90.6 dB.电抗器室的噪声声压级在125 Hz时达到最大值93.0 dB;居民区的噪声声压级为47.51 dB,夜间噪声超标.声场模拟值和现场实测数据吻合良好.通过修改模型中的相关参数,此模型可较好地用于同类变电站的声场模拟与预测,以便结合隔声、消声、吸声及隔振技术制定噪声控制的优化方案.     

飞行器仪器舱混响室声环境实验研究和数值模拟

针对飞行器发射、飞行中的环境噪声问题,进行了飞行器的混响室噪声实验.在噪声实验过程中,以特定规范谱为声压级控制谱来调节混响室声场,使测量的噪声谱与控制谱接近,模拟飞行器的飞行环境进行了3次不同声压级的噪声实验,得到了实验件的内部声场和结构加速度响应.在实验的基础上,利用统计能量分析法对飞行器噪声实验进行了数值模拟.研究结果表明:在噪声实验中,飞行器内部的声场低于外部混响室的声场,但内、外最大声压差相差不大;结构的响应与结构刚度有关.数值模拟结果与实验数据的对比表明,统计能量分析方法在250 Hz以上的高频段模拟结果较好,而在250 Hz以下预示精度存在较大差别,说明利用统计能量分析方法进行中高频段噪声环境预示是可行的.     

膜振动理论在纤维材料吸声性能研究中的应用

膜振动理论作为经典声学理论的基础已得到广泛的研究.作者在研究中发现,将膜振动理论的某些结论与毛细管吸声理论结合后,建立的薄纤维层(如织物、无纺布等)吸声理论方程不仅与实验结果吻合较好,而且可以较好的解释薄纤维层在作为护面材料或紧贴墙壁时吸声系数等于或接近于零,而作为窗帘或背后有空腔时却具有较好的吸声效果的这一长期未能解释的声学现象.     

高速列车室内结构噪声分析

针对国内高速列车的简化结构模型,采用Virtual Lab Acoustics专业声学求解器,建立了车厢结构声场耦合分析模型,对车厢结构模态、室内空腔模态及室内声振耦合系统进行了模型化分析.理论分析结果表明:在21.24 Hz和35.53 Hz处,车身结构模态的振动频率和空腔模态的振动频率接近,产生共振;在同一水平面上场点声压呈现强弱交替分布,随着频率的增加,车厢内部同一平面上沿横向和纵向的干涉条纹增加;不同测点声压级差异明显,噪声空间分布不均;在20～38Hz频段,声压级处于80 dB以上.     

多孔纤维吸声材料填充蜂窝结构的声学性能

本文理论研究了多孔纤维吸声材料填充矩形蜂窝结构的声学特性.假设周期蜂窝结构将多孔纤维吸声材料划分为独立周期子空间,理论建模中选取单个蜂窝胞元进行分析.蜂窝结构内部的多孔纤维吸声材料采用等效流体模型进行模拟,斜入射的声波在各个子空间呈驻波分布,由声场的声压和速度可积分得到通过蜂窝结构入射平面和透射平面的能量流,从而得到多孔纤维吸声材料填充蜂窝结构的吸声及传声损失性能.与单一多孔纤维材料声学性能的对比发现,多孔纤维吸声材料填充蜂窝结构的吸声性能得到了有效提高.基于理论模型,进一步分析了结构参数对多孔纤维吸声材料填充蜂窝结构吸声/传声损失性能的影响.     

生态声屏障设计与效果分析

设计了一种将吸声降噪、景观绿化2种功能有机结合的生态声屏障,利用RAYNOISE声学软件对生态声屏障、普通直立型声屏障的降噪效果进行数字模拟比较,对生态声屏障的降噪插入损失进行了实验测量.声学软件RAYNOISE的仿真模拟结果表明:生态声屏障有较好的降噪效果,在声影区内高度4 m以下的生态声屏障比直立声屏障插入损失大0～4.63 dB,在高于4 m后生态声屏障的插入损失虽然大于直立型但不大于1 dB.实验结果表明:频率为63～500 Hz时,生态声屏障的插入损失为0～28 dB,并且随着频率的增加逐渐增大;当频率大于500 Hz时,插入损失不再增大,维持在20 dB左右.     

基于SEA法快速优化设计镁质复合前围板

建立了包含27个子系统的前围板SEA(statistical energy analysis)法模型,通过理论计算确定了进行SEA分析所需的基本参数.求解隔声量并与试验结果对比,其吻合良好,验证了SEA法用来计算镁质前围板在高频段隔声量的有效性.根据各个子系统的声透射曲线可知,在高频段,有必要对前围板整个模型而非局部进行声学优化.据此优化设计了一种复合前围板.为了更加客观地评价其优化效果,提出用降噪效率作为前围板声学优化的一个综合评价指标.通过改变多孔吸声层和空气层的厚度,综合考虑降噪效率、车内空间的限制、轻量化和成本的要求,确定其最优方案的空气层为1,mm,多孔吸声层为10,mm.声学优化后的前围板较优化前隔声量平均提高了20.2,d B,这对工程实际应用具有十分重要的意义.     

微穿孔黏性超表面的低频宽带吸声机理

针对传统材料难以有效吸收低频噪声且带宽较窄的问题,提出了一种微穿孔黏性超表面的低频宽带吸声机理,并设计了多元胞超表面结构,其中每个元胞由微穿孔板和折叠背腔组成。首先利用有限元仿真和理论公式计算单个元胞的吸声性能,并与传统亥姆霍兹共振器结构进行对比,发现该结构具有优异的高阶峰值,而且峰值带宽增加约1倍,基于此提出了实现低频和宽带的机理;然后分析了典型结构参数对吸声特性的影响规律,如吸声面积比、小孔直径及背腔深度等;最终通过多单元峰值间严格耦合,设计了由8个元胞组成的宽带吸声超表面。结果表明:吸声超表面厚度仅为6 cm,在频段550～2 500 Hz范围内实现连续优异的吸声带宽,平均吸声系数高达90%以上。该结构具有厚度薄、频带宽且强度好等特点,在消声室、工厂和航空等场合具有广泛的应用前景。