Page 47 - 《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 1223

∆h 1 ∆h 1 i + h
D i = l − i + , (12) w d 
tan θ cos β
β = π/2 − 2θ, (13) d 

d 
] 的空腔
其中，D i 为第 i 个不规则空腔传递矩阵 [T c i
的计算见式(8)。 d 
厚度，声阻抗z 2 i
d 
d 
β
ծ ծ
ܦ ܦ
ె l ె d 
ந ந
θ
图 6 QRD 复合结构
Fig. 6 Composite structure of QRD
ॲቈߘ౜ iDh 
h  h 1.2.4 透明隔声结构
(a) ܦฉ͜୧᡹य़ (b) ॲቈߘ౜ሏஙፇ౧ 透明隔声结构采用双层亚克力板的结构型式，

图 5 多重锥形吸声结构凸起 如图 7所示，其阻抗为密度与声速的乘积，其中亚克
Fig. 5 Multiple conical sound absorption struc- 力板的声阻抗z 4 远大于空气的特征阻抗，可以视为
ture protrusions 无穷大，即可以看作刚性边界。

此结构的总声阻抗 z 2 为 N 个阻抗复合结构通 100 mm
过并联得到，见式(14)：
ᨸՌ᧛౎಴
( ) −1
N
∑ 1
z 2 = , (14)
Nz 2 i
i=1 ̎Бҧ౜
进一步可根据式(9)计算得到其吸声系数值。 1000 mm
1.2.3 QRD复合结构 ᨸՌ᧛ʼᝈӵ͈
QRD 复合结构采用 QRD 与微穿孔板复合的
结构型式，其不同厚度的空腔与微穿孔板组合，构成
了多个微穿孔板共振结构，如图6 所示。其中，QRD 图 7 双层中空亚克力板
最底部凹槽厚度为 0，即为刚性面，将其并入透明隔 Fig. 7 Double layer hollow acrylic panel
声结构声阻抗z 4 的计算中。通过将微穿孔板传递矩 1.2.5 组合式声屏障
阵和空腔传递矩阵按设置顺序相乘获得不同空腔
图 8 为各吸声结构吸声系数曲线汇总图，从
厚度微穿孔板共振结构的传递矩阵和声阻抗，最后
中可以看出：吸声复合板结构在 280∼1860 Hz 和
得到QRD复合结构的总声阻抗。
2095∼4000 Hz的吸声效果较好，其吸声系数在0.60
]可由
以上，且在 2570 Hz 处吸声峰值达到 0.97，因此，吸
第i个微穿孔板共振结构的传递矩阵[T q i
式(15)计算得到：
声复合板无论是在低频还是在中高频均有不错的
] = [T s ] [T c ] , (15) 吸声性能；多重锥形吸声结构具有较宽的吸声频带
[T q i
和多个吸声峰值，在 180∼605 Hz 和 820∼2060 Hz
见式 (8)。QRD 复合结构总声阻抗
其中，声阻抗 z q i
范围内的吸声系数高于 0.60，且在 930 Hz 处达到
z 3 由式(16)计算得到：
峰值，吸声峰值为 0.95；QRD 复合结构具有多个
( ) −1
6
∑ 1 吸声峰值，在 300∼800 Hz 频率范围内吸声系数均
z 3 = , (16)
i=1 6z q i 高于 0.90，具有宽频吸声的特点，在高频 1565 Hz、
进而可通过式(9)计算得到其吸声系数值。 1670 Hz、2230 Hz、2925 Hz 和 3000 Hz 处均达到