Page 108 - 《应用声学》2022年第5期

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本节的仿真实验模拟了理论模型中所述几种 [2] Stell J, Bernhard R. Active control of sound in acoustic
典型的壁面分布次级声源的控制性能。仿真结果显 waveguides, part I: Theory[J]. Journal of Sound and Vi-
示，壁面分布次级声源控制高阶模式声波的工作频 bration, 1994, 173(2): 179–196.
[3] Zander A C, Hansen C H. A comparison of error sen-
率范围明显受限于次级声源的空间分布。其中，仅
sor strategies for the active control of duct noise[J]. The
沿 x 方向分布的次级声源，其工作频率上限不超过 Journal of the Acoustical Society of America, 1993, 94(2):
(0, 2) 模式声波的截止频率；仅沿y 方向分布的次级 841–848.
声源，其工作频率不超过 (2, 0) 模式声波的截止频 [4] 魏庆朝, 张雪峰, 臧传臻, 等. 公路隧道内主动降噪声场研
究 [J]. 中国公路学报, 2017, 30(1): 77–82.
率；同时沿 x 和 y 方向分布的次级声源的工作频率
Wei Qingchao, Zhang Xuefeng, Zang Chuanzhen, et al.
上限则可以提高至 (2, 2) 模式声波的截止频率。根 Study on active noise control sound field in highway tun-
据理论模型推理可得，这是因为次级声源沿 x 和 y nel[J]. China Journal of Highway and Transport, 2017,
方向的空间分布对高阶模式声波的贡献只能控制 30(1): 77–82.
[5] 李鹏, 汤更生, 余永生, 等. 航空声学风洞的声学设计研究 [J].
m x 和m y 相关的高阶模式，且由于对于矩形管道在
实验流体力学, 2011, 25(3): 82–86.
x 和y 方向只有两面墙，使得在 x 和y 方向最多控制 Li Peng, Tang Gengsheng, Yu Yongsheng, et al. Research
两个不同的高阶模式。此时，在更高频率段次级声 of acoustic design for aeroacoustic wind tunnel[J]. Journal
源对高阶模式的控制性能主要取决于其轴向分布 of Experiments in Fluid Mechanics, 2011, 25(3): 82–86.
范围。当次级声源在管道轴向上范围较大时，能显 [6] L’espérance A, Bouchard M, Paillard B, et al. Active
noise control in large circular duct using an error sensors
著提高对高阶模式声波的控制效果。
plane[J]. Applied Acoustics, 1999, 57(4): 357–374.
在理论模型中通过将次级声源的分布离散化， [7] Ise S. The boundary surface control principle and its appli-
根据采样定律也能得到次级声源在各方向上的数 cations[J]. IEICE Transactions on Fundamentals of Elec-
量和间距对控制效果的影响。壁面分布次级声源在 tronics, Communications and Computer Sciences, 2005,
88(7): 1656–1664.
管道周向上的数目及间距需要满足采样定律，但更
[8] Wang S, Tao J, Qiu X. Performance of a planar virtual
多的次级声源会导致过采样，对提升控制效果没有 sound barrier at the baffled opening of a rectangular cav-
帮助。在管道轴向上，尽管壁面分布次级声源在轴 ity[J]. The Journal of the Acoustical Society of America,
向间距过大时可能造成控制性能下降，但由于增大 2015, 138(5): 2836–2847.
[9] 罗平展, 徐健, 张芳杰, 等. 壁面分布次级声源对管道中高阶
了轴向分布范围因此整体上依然能提高控制性能。
模式声波的有源控制 [J]. 声学学报, 2021, 46(6): 1193–1201.
Luo Pingzhan, Xu Jian, Zhang Fangjie, et al. Active
3 结论 control of higher-order sound in ducts using boundary-
located secondary sources[J].Acta Acustica, 2021, 46(6):
针对管道有源噪声控制中的壁面分布次级声 1193–1201.
源空间分布优化设计问题，本文提出了壁面分布次 [10] Zander A C, Hansen C H. Active control of higher-order
级声源独立控制高阶模式声波的理论模型，显式推 acoustic modes in ducts[J]. The Journal of the Acoustical
Society of America, 1992, 92(1): 244–257.
导了次级声源的空间分布对于控制高阶模式声波
[11] Laugesen S. Active control of multi-modal propagation of
的贡献，分别指出次级声源在管道周向和轴向空间 tonal noise in ducts[J]. Journal of Sound and Vibration,
分布的优化准则；然后通过将次级声源空间分布离 1996, 195(1): 33–56.
散化介绍了点声源控制策略，并根据采样定律分析 [12] Zhang C, Qin M, Zou H, et al. Secondary source and er-
了次级声源的数目和间距对于控制效果的影响。通 ror sensing strategies for the active control of sound trans-
mission through a small opening[J]. Journal of Sound and
过对比多种次级声源空间分布以及对应的控制性
Vibration, 2020, 464: 114973.
能，其结果表明为了优化壁面分布次级声源的空间 [13] Morse P M, Ingard K U. Theoretical acoustics[M]. New
分布，需要在管道周向所有壁面布放足够数量的次 York: McGraw-Hill, 1968.
级声源以满足采样定律，同时在轴向上增大间距来 [14] Williams E G. Fourier acoustics: sound radiation and
nearfield acoustical holography[M]. San Diego: Academic
获得较大的分布范围。
Press, 1999.
[15] Elliott S J, Joseph P, Nelson P A, et al. Power output
参 考 文 献
minimization and power absorption in the active control of
[1] Hansen C, Snyder S, Qiu X, et al. Active control of noise sound[J]. The Journal of the Acoustical Society of Amer-
and vibration[M]. New York: CRC Press, 2012. ica, 1991, 90(5): 2501–2512.