Page 45 - 《应用声学》2024年第6期
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第 43 卷 第 6 期            崔洪军等: 高速公路组合式声屏障结构设计与多目标优化                                         1221


             结构的并联,具有宽频吸声的优点。此外,除透明隔                                       z       z      z       z 
             声结构外,三种吸声结构吸声峰值各不相同,将这些                               ρc      R       R      R       R 
             结构进行组合能够弥补单一吸声结构有效吸声频
             带较窄的缺陷,进而在更宽更低的频带上获得更佳                               p
             的降噪效果。                                                        M       M      M       M 


                 ծܦܭՌ౜                                                    Z D 1    Z D 2   Z D 3    Z D 4
                  ܳ᧘᩼ॎ
                  ծܦፇ౞
                                                   ቡಏ                  图 2  组合式声屏障声阻抗等效电路图
                                                                  Fig. 2 Equivalent circuit diagram of composite
                                                                  sound barrier acoustic impedance
                                                   ᤩ௚              由于声屏障各部分的长度一样,因此各部分结
                   ̄൓͸஝ੱங                          ᬦܦ
                    ʹܭՌፇ౞                          ፇ౞          构横向面积占总体结构横向面积的比值实际上就
                                                               是高度比,即
                                                                                     / 4
                                                                                        ∑
                                                                                           h i ,          (2)
                                                                               Φ i = h i
                       图 1  组合式声屏障组成示意图                                                 i=1
               Fig. 1 Schematic diagram of composite sound bar-  式(2)中:h i 为各结构的高度。
               rier composition                                    使用传递矩阵法         [16]  对声屏障各部分结构的声

                     表 1   组合式声屏障主要吸声结构                        阻抗 z i 进行理论计算,首先得到各吸声结构的传递
                Table 1 Main sound absorption structure        矩阵 [T i ]。计算频率设置为 10∼4000 Hz,声屏障吸
                of composite noise barrier                     声结构微穿孔板、多重锥形吸声面板以及 QRD 相
                                                               关参数分别如表2、表3与表4所示。
                    结构名称                 参数
                  吸声复合板结构       20 mm 吸声材料 +70 mm 空腔                        表 2  微穿孔板参数取值
                                多重锥形吸声面板 + 渐变空腔                   Table 2 Parameter values of microperfo-
                 多重锥形吸声结构
                               +20 mm 吸声材料 +40 mm 空腔              rated plates
                  QRD 复合结构           QRD+ 微穿孔板
                                                                    参数        d/mm        t/mm       σ/%
             1.2 组合式声屏障性能分析                                         取值          0.5        0.5        2

                 由于组合式声屏障为隔声结构与吸声结构的                                    表 3  多重锥形吸声面板参数取值
             组合,其插入损失主要由声绕射引起的衰减∆L d 以                            Table 3 Parameter values of multiple con-
             及吸声结构对声能的吸声附加值 d a 决定,后者由                            ical sound-absorbing panels
             声屏障整体吸声系数 α i 决定。吸声系数与声阻抗                             参数       凸起高度 h 0 /mm     凸起宽度 w 0 /mm
             直接相关。组合式声屏障整体的声阻抗 z 由吸声复                              取值           190               100
             合板的声阻抗 z 1 、多重锥形吸声结构的声阻抗 z 2 、
                                                                             表 4  QRD 参数取值
             QRD 复合结构的声阻抗 z 3 和透明隔声结构的声阻                             Table 4 Parameter values of QRD

             抗 z 4 并联得到,其等效电路图如图 2 所示,其中 R i
                                                               参数 d 0 /mm d 1 /mm d 2 /mm d 3 /mm d 4 /mm d 5 /mm d 6 /mm
                                    为声容    [15] 。
             为声阻,M i 为声质量,Z D i
                                                               取值   300    60    240   120   120   240    60
                 由组合式声屏障结构等效电路图可得声屏障
             整体的声阻抗z 为                                         1.2.1 吸声复合板
                         (                   ) −1                  吸声复合板采用吸声材料后设置空腔的结构
                           Φ 1  Φ 2  Φ 3   Φ 4
                     z =      +    +    +        ,      (1)
                                                               型式,如图 3 所示。通过将吸声材料传递矩阵和空
                           z 1  z 2   z 3  z 4
             式 (1) 中:Φ i 为声屏障相应结构横向面积占总体结                      腔传递矩阵按设置顺序相乘可得到吸声复合板结
             构面积的比值;z i 为各结构的声阻抗。                              构的传递矩阵和声阻抗。
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