公路隧道内主动降噪声源布置位置仿真模拟

基于声波干涉原理对高速公路隧道内噪声的主动降噪特性进行了理论分析,采用有限元法建立了3条隧道全尺寸断面模型,计算得出隧道内声压级分布,分析了主动降噪时的隧道内声场特性.考虑噪声声源频率的差异,噪声频率越低,隧道内主动降噪效果越好;考虑主动降噪设备位置的不同,将主动声源与噪声源、降噪点的空间距离加和,再与噪声源与降噪点的空间距离作比较,若两者差值为噪声波长的整数倍,则可在降噪点附近实现3dB以上区域降噪.     

地下站台内轮轨滚动噪声的传播特性及其降噪措施

为分析轮轨滚动噪声作用下地下站台的声场特性,基于几何声学法建立了全尺站台三维声学仿真模型,首先利用有限元-边界元法计算得到了列车进站时引起的轮轨滚动噪声,并以此作为地下站台声学仿真模型的声源输入,研究了轮轨滚动噪声作用下地下车站站台内的声场分布及传播特性.在此基础上,进一步分析了轨行区吸声材料的敷设位置及敷设长度对站台...     

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。     

煤矿掘进工作面不同声源位置下声场分布

煤矿掘进工作面噪声污染严重,影响井下作业人员身心健康与安全生产。为了解噪声源位置改变时煤矿掘进工作面声场分布情况,基于煤矿实例建立掘进工作面物理数学模型,采用数值模拟和实验验证相结合的方法,分析噪声分布特征及噪声源位置变化对声场的影响。研究结果表明：噪声源靠近壁面或地面时,工作面内声场分布较紊乱,产生的高噪声区域较广,不利于工作面的噪声衰减;当两个噪声源的相对距离在10 m以内时,声压级衰减曲线呈“W”型,当两声源相对距离超过10 m时,声压级衰减曲线呈“M”型;实验测试与数值模拟结果基本一致,验证了搭建的模型及模拟结果的可靠性。研究结果可为煤矿掘进工作面环境噪声的预测与控制提供了依据。     

声源深度对印度洋声传播的影响分析

以分析声源深度对印度洋主要航线海区声传播的影响为研究目的,应用WOA13季节平均数据和Mackenzie声速经验公式,分析印度洋冬季(1月~3月)声道轴深度、最小声速值、表层声速值的分布;在季节、声源频率和掠射角等因素确定的情况下,通过BELLHOP模型仿真计算研究主要航线上选用位置点不同深度声源的声传播规律:印度洋35°S航线海区5 m深度声源的汇聚区位置要大于其以北航线海区的汇聚区位置;印度洋15°S以北航线海区的100 m以下深度的汇聚区较为固定;15°S航线海区100 m和4 000 m声源深度的情况与以北航线海区相同,250~3 000 m深度则出现缩小;35°S航线海区,汇聚区位置随声源深度向声道轴深度靠近而出现明显的缩小。最后为水面舰船声呐提出了使用意见。     

圆管内旋转点声源声学频域分析

在任意运动点声源声辐射频域解的基础上，利用无限长圆环管道的格林函数推导了旋转点声源在圆管内空间任一点处的声压计算公式，讨论了单板子点声源作旋转运动时的声场分布规律和声场方向性特征，研究了源频率、旋转频率和流动马赫数等对声场声学结构的影响．研究结果表明：声场分布具有很强的空间指向性；源频率和旋转频率的变化将伴随着多普勒效应出现；在点源的上、下游，各频率的声压幅值基本对称；来流马赫数的大小对声场有影响，会使某些频率的声辐射出现尖锐的峰值，因此要避免点声源在某些流动马赫数下旋转．     

西太平洋一、二岛链间海区声传播的季节因素分析

以分析西太平洋第一、第二岛链间海区在不同季节时的声传播情况为研究目的,利用world ocean atlas 2013(WOA13)季节平均数据和Mackenzie声速经验公式,首先分析该海区声道轴深度和表层声速值的四季分布情况;再利用BELLHOP水声学数值模型,在设定的1 000 Hz声源频率和15°～-15°掠射角情况下,仿真计算选用位置点5 m深度声源的四季声传播情况,研究其规律:四季反转深度由15°N以南的4 900 m以上,降至25°N以北的4 900 m以下,且夏季最深,春秋两季次之,冬季最浅。多数海区可形成汇聚区波导并主要存在于冬秋两季,第一汇聚区位置相对在61～64 km;通常夏季最远,春秋两季次之,冬季最近。在设定的仿真计算条件下声传播覆盖范围有限,需通过其他手段和战术行动改善。     

旋笛式气动声源的声传播模拟及其计算结果分析

为探究旋笛式气动声源在气态介质中的传播规律,采用COMSOL Multiphysics软件研究半自由场中6.3 ～ 200 Hz频段内1/3倍频程下各频率声波的声场特征,并采用声级计与无人机对旋笛式气动声源的远场分布进行实地联合测量.结果 表明:声压级沿声源中轴线以指数形式衰减.当声波波长小于或接近于声源设备尺寸时,会...     

轮胎振动辐射声场有限元法与边界元法研究

为了探索轮胎振动辐射声场特征,基于实测得到的轮胎几何参数和材料参数,建立了P215/70R14型轮胎的有限元模型.将模态分析结果导入边界元软件,求解了轮胎在径向力激励下的辐射效率、辐射声功率、表面方均根振动速度、激励点法向声强及轮胎声场指向性.结果表明,在yOz平面(x轴为轮胎的对称轴)频率为61 Hz处,轮胎声辐射接近偶极子的辐射声场.在频率为451 Hz处,轮胎声辐射接近四极子的辐射声场.当频率高于451 Hz并继续升高时,声场指向性趋于复杂.该结果为进一步探讨轮胎在真实激励条件下辐射噪声的计算奠定了基础.     

带脊状结构的NACA0018翼型气动噪声特性

为了减少翼型的气动噪声,采用声类比的方法,以NACA0018翼型为研究对象,研究脊状结构对翼型远场噪声的影响。分别模拟来流速度为12 m/s和24 m/s,在6°攻角下布置脊状结构的翼型流场,对应的基于弦长雷诺数大约为1.6×105。通过FW-H方程计算大涡模拟提取的声源项,得到Riblet-Q和Riblet-H翼型的声场。非定常流场计算结果表明：6°攻角下Riblet-H翼型能够改善翼型边界层分离情况,抑制涡结构脱落,从而减小翼型表面压力脉动和接收点处声压波动。逆压梯度段脊状结构可以有效减小频率在0-3000Hz内的噪声。进一步研究表明,该状态下的噪声主要由边界层引起的涡脱落噪声所主导。可见,适当位置的脊状结构可以改善翼型的噪声情况。     

海面波浪对空气中声源激发的浅海声场的影响

耦合简正波方法被用于计算存在海面波浪时空中声源激发的浅海声场特性.该耦合方法采用波束位移射线简正波理论与水平分段耦合处理方法.声场计算时选取Pekeris型浅海模型,声源频率选为100 Hz,高度为100 m,水下接收器深度为30 m,声源与接受器距离在5 km内.计算表明:5 m/s风速下风浪对接收到的平均声压和均方声压影响较小;10 m/s风速下风浪将使接收到的平均声压下降约5 dB,而接收到的均方声压则增加约1 dB.     

射流式调制声源的低频强声发射及其传播特性

为研究射流式调制声源的发射和传播特性,文中搭建了多种室外声场声压测试平台,提出具有普适性的大功率气流扬声器声压级量测方法,测试射流式调制声源的低频发射特性和传播特性。实验结果表明:(1)声发射方面,在不同海拔高度的对比试验发现,高海拔(4 000 m)地区声压级较低海拔(70 m)地区声压级下降4 dB;(2)声传播方面,在号筒的作用下低频声波在号筒附近呈现出一定的指向性;声压级在传播方向上呈现指数函数衰减形式。本研究对射流式调制声源的低频强声发射能力的技术边界和低频声波在大气中的传播规律给出定量描述。     

高速列车车内“声振”特性试验

为分析高速列车车内低频噪声主要来源,利用振动声辐射理论研究了车内声场特性与内饰板振动的关系.实验室半实物试验结果表明,内饰板振动和车内声场耦合响应特性在空气声和结构声传播过程中具有普遍适用性.应用该方法对某高速列车不同速度级、明线和隧道运行条件下的车内噪声特性进行分析.结果表明,列车运行速度越高,内饰板低频振动幅值增加越显著,这导致车内低频噪声的峰值更加突出.对于350km·h~(-1)速度工况,明线工况的低频噪声峰值主要来源于地板结构声辐射,而隧道环境下的噪声增加主要来源于侧墙和车顶结构的声辐射,并对各面板贡献度进行了定量化计算.最后,用工况噪声传递路径分析(OTPA)方法开展了噪声源贡献度定量化计算,结果表明,气动噪声所占比重最大,但振动激励的总和达60%,尤其是160Hz的峰值频率处,风机振动激励的贡献度最大.     

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。     

基于声比拟法的埋地输气管道泄漏数值模拟

为研究埋地天然气管道泄漏声源的特性,运用声比拟法(FW-H)与CFD理论对管道泄漏声场进行仿真模拟,计算泄漏声场气动噪声源的类型与声强信号,为检测和定位泄漏点位置奠定理论基础。结果表明：埋地管道发生泄漏后,管内流体速度分布均匀,管外土壤中泄漏流体的速度变化梯度较大;管道泄漏的主要声源是偶极子与四极子声源,其中偶极子声源集中在管道内壁面,四极子声源集中在管道外的开阔区域;随着埋地管道内压的增加与泄漏口直径的扩大,泄漏声场的声波强度逐渐增大,但泄漏口直径变化所引起的声强增幅程度远小于内压变化所引起的声强变化。     

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.     

三相电抗器立体井型线声源等效模型的建立

通过对特高压变电站内主设备噪声的测量,发现三相电抗器噪声最大,且出现极大与极小值交替现象。说明电抗器噪声在传播过程中存在明显的干涉效应,这也是造成常用商业噪声软件的预测值与实测结果不符的主要原因。为解决此问题,本文基于FEM声固耦合及FEM-BEM耦合理论,使用数值仿真软件COMSOL对三相电抗器声源特性及声源等效模型建立方法展开研究。研究发现三相电抗器噪声频谱中100Hz的声功率级占比全频带声功率级超过90%,说明100Hz是造成干涉效应的主要频率。并基于此频率提出一种通过设置井型线声源的方法建立三相电抗器声源等效模型。结果显示模型仿真计算的预测结果与实测值的趋势基本一致,差异在修正后实现了较高的吻合度。本文研究对三相电抗器设备的噪声预测与治理具有现实指导意义,为特高压输变电工程的进一步精细化设计提供了一种有效思路与方法。     

结构化的复合声场及其操纵颗粒有效性的实验研究

基于装置各部件固有频率相等的方法,设计制作了一种在平面声腔侧壁离散对称布置16极Helmholtz声源的实验装置,研究了平面声腔内由16极Helmholtz声源构造的复合声场及其对颗粒的操纵特性.通过理论和实验研究了Helmholtz声源的频率特性、平面声腔的谐振特性、平面声腔内复合声场的时空变化特性以及复合声场对平面声腔内充注的烟气颗粒操纵的有效性.结果表明:运行频率为1.805 k Hz时,16极Helmholtz声源耦合的平面声腔能够实现同步谐振;平面声腔内形成了声压幅度逐渐衰减的环形复合声场;烟气颗粒被聚集在靠近壁面约0.5个波长的环形区域内,在平面声腔的中部形成了无颗粒区,颗粒聚集区与无颗粒区的面积比约为16∶9.     

冰箱压缩机壳体辐射噪声的数值分析

采用有限元边界元耦合的方法分析在平面声源激励下的压缩机辐射噪声,并改变壳体形状设计后分析压缩机辐射噪声,发现新的壳体设计可以降低2 000 Hz附近的壳体辐射噪声。     

混流泵水动力噪声的数值预报方法

为了准确预报分析混流泵的水动力噪声,首先结合边界元法和点源模型理论完成静止壁面流噪声和任意边界条件下旋转声源噪声的数值计算与结果校验;然后以某混流泵为对象利用大涡模拟方法得到泵固体壁面脉动压力分布,在此基础上分别计算混流泵静止部件和旋转部件的水动力噪声,最后对二者声场进行叠加即得到了混流泵总声场。研究结果表明:混流泵静止壁面脉动压力幅值最强位置在叶轮与导叶的相互作用区域;静止部件对应的噪声峰值频率主要在叶频、导叶通过频率以及二者的谐频处;在混流泵进口截面叶轮引起的噪声占主要成分,静止部件的贡献可以忽略。