Page 45 - 《应用声学》2024年第6期

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。