Page 48 - 《应用声学》2024年第6期
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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
ծܦܭՌ 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: