Page 47 - 《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                                         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
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