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
                          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:
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