Page 48 - 《应用声学》2024年第6期

1224 2024 年 11 月

吸声峰值，这些吸声峰值分别对应 QRD 各空腔厚 得出插入损失，这种方法简单方便，但忽略了不同
度构成的微穿孔板共振结构的吸声峰，可见将不 结构形式声屏障的特点，在计算一些添加吸声材料
同厚度空腔组成的微穿孔板共振结构并联可以得 或结构以及更加复杂型式的声屏障插入损失时就
到多个吸声峰，以实现宽频吸声。对比来看，在 会产生较大的误差，无法较客观的评价其降噪性能。
265∼900 Hz、1525∼1760 Hz 和2215∼2255 Hz范围 因此，将考虑吸声作用的插入损失作为声屏障降
内，QRD 吸声系数最高，均高于 0.90，可见 QRD 复 噪性能评价指标。目前插入损失的计算采用 HJ/T
合结构对于中低频和部分高频的噪声吸声效果很 90–2004《声屏障声学设计和测量规范》 [19] 中的方
好；在 900∼1140 Hz 和1770∼2070 Hz 范围内，多重 法，其值近似的等于绕射声衰减。计算公式为
  
锥形吸声结构吸声效果最好，吸声峰值达到0.93；而

 √

在 1155∼1525 Hz 和 2255∼3000 Hz 范围内，吸声复   3 × π × 1 − t 2  , t 6 1,
10 lg




√
  1 − t 
合板吸声效果最好，吸声峰值达到0.97。显然，不同  4 × arc tan √
∆L d i = 1 + t
吸声结构吸声效果最好的频率范围各不相同，因此  ( √ )


 2
 3 × π × t − 1
如果将不同吸声结构在声屏障上合理布局，便可以 10 lg ( √ ) , t > 1,


2
 2 × ln t + t − 1
获得全频率范围内吸声综合最优的效果，从而提高
(17)
声屏障的插入损失。
40δ
1.0 式 (17) 中：t = ；δ 为声程差，δ = a + b − c；λ 为
3λ
0.9
波长。
0.8
由于组合式声屏障整体结构形式为倒 L 型，因
0.7
此在计算声程差 δ 时，声屏障的高度应考虑其等效
0.6
ծܦጇ஝ 0.5 高度，如图9所示。
0.4
h
0.3
ϕ
0.2 a
ծܦܭՌ౜ b
0.1 ܳ᧘᩼ॎծܦፇ౞ h 
QRD-MPP h
0
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000
ᮠဋ/Hz h 
c
图 8 不同吸声结构的吸声系数对比 H h 
Fig. 8 Comparison of sound absorption coeffi- L  L 
cients of different sound absorption structures
图 9 等效高度计算示意图
Fig. 9 Schematic diagram of equivalent height
2 声屏障优化模型建立
calculation
为更好地提高声屏障的降噪效果，同时降低立 因顶部弯折而增加的高度h为
¯
柱的顶端位移和声屏障建设成本，需要不同作用频 ¯ h + h 0 cos φ − h 1 , (18)
h = h 0 sin φ
带的隔声结构与吸声结构进行组合优化。由于不同 L 1 − h 0 sin φ
吸声结构的吸声性能存在差异，生产成本也不相同， 式 (18) 中：h 0 为顶端延伸长度；φ 为顶端与声屏障
因此需要通过优化确定各吸声结构的面积，也就是 屏体竖直方向延长线的夹角；h 1 为声源高度；L 1 为
设计高度，进而确定组合式声屏障整体声阻抗和吸 声源距声屏障屏体的水平距离。
声系数。 则声屏障的等效高度h e 为
¯
2.1 优化目标函数构建 h e = h + h 0 cos φ + h. (19)
2.1.1 考虑吸声附加值的声屏障插入损失 声屏障安装后接收点的声压级 L a 为 1/3 倍频
目前声屏障插入损失的计算首先通过计算声 带中心频率 (125∼2500 Hz) 处各个频率接收点声压
程差得到无量纲菲涅尔数，再代入相应的计算公式 级的叠加：