多孔弹性介质三层夹心板的隔声性能研究

应用Biot关于流体饱和多孔弹性介质的声传播理论,采用传递矩阵的分析方法,就复合多孔弹性材料夹心三层板在不同结构情况下的隔声性能进行了理论研究和实验分析,并与同等条件下双层夹心板的隔声性能进行了比较。数值计算和实验结果均表明,与双层夹心板相比,三层夹心板在中高频段隔声性能有明显优势,但低频段隔声性能有一定程度上的下降。研究还表明不同结构的复合三层夹心板在隔声效果上也各有特色。     

含空气层与多孔材料的复合结构隔声特性研究

基于高速列车减振降噪需求,本文应用Biot提出的多孔弹性介质声传播理论,采用传递矩阵法理论推导了典型分层结构的隔声量计算公式,给出了空气层与多孔材料对分层复合结构隔声特性的影响。将传递矩阵与遗传算法相结合,对特定中低频段内的复合结构隔声特性进行了优化。研究结果表明:空气层和多孔材料有助于分层复合结构隔声量的提高,特别是空气层对低频隔声有很好的促进作用,另外空气层与多孔材料的分配情况也影响着隔声效果。含有空气层的复合结构在提高隔声量的同时降低了结构的总体重量,实现了高速列车隔声材料低能耗和轻量化的设计目标。     

主变室外部声场分布主要影响因素对比研究——以220kV户内变电站为例*

为了解决城市户内变电站噪声对环境的影响问题,研究户内变电站主变室外噪声分布状况,该文采用RAYNOISE软件对220 k V户内变电站不同类型的门窗和进风口进行模拟分析,主变室内放置1台主变压器。模拟结果显示,是否设置隔声门对室外声场的影响不大,而消声百叶对室外声场的影响较大,比普通百叶的降噪效果高3～4 d B;同时设置隔声门和消声百叶的降噪效果比普通百叶和金属门高5～6 d B。该文通过一系列的模拟计算,推导出了户内变电站主变室外部三维空间的噪声预测模型,以期为变电站的噪声控制和改造工程提供科学指导和技术支持。     

局域共振声子晶体复合结构的隔声特性

提出一种四振子对称局域共振声子晶体单元结构,通过改变振子的材料组份,使其在不同频率范围内存在完全带隙以及隔声峰;为拓宽结构隔声的频率范围,通过将不同结构复合的方式,使各结构在不同频率段发挥较好的隔声效果,从而实现隔声范围拓宽;采用有限元法研究了影响复合结构隔声效果的关键因素.结果表明,采用不同结构复合的方法能够有效地拓宽结构的隔声范围.该研究为声子晶体的宽频隔声提供了理论参考.     

燃料电池有轨电车声学优化*

基于线路噪声实验,系统测试分析了燃料电池有轨电车的噪声特性,研究了噪声分布以及空气传声、结构传声路径对噪声的贡献。结果表明改善车辆地板、空调、顶板和风挡的隔声性能,尤其是在500～1250 Hz的1/3倍频带范围内的隔声性能将有助于改善车辆内部声学环境。优化燃料电池系统控制,降低冷却单元转速将有助于改善车辆外部声学环境。在此基础上提出减震降噪建议措施,再次进行线路噪声实验,结果表明该措施有效。     

基于散射矩阵法的飞机壁板声学优化设计

采用散射矩阵法分析夹层板结构声学特性,并对典型的夹层板结构即飞机壁板进行声学优化,预计飞机壁板隔声特性,获得蒙皮、隔声隔热层、内饰板及它们的组合结构的声学性能。针对尾吊飞机客舱后部噪声过大问题,通过增加铺设隔热隔声层以及部分区域优化安装阻尼层等一系列被动降噪处理方法,对主要传递路径的飞机壁板结构进行优化,降低客舱后部噪声水平,并进行试验验证。试验结果表明:散射矩阵法可快速准确获得夹层结构的隔声性能,并与混响室法测试结果吻合较好;在厚度不变的前提下,改变隔热隔声层的铺设方式和材料密度对壁板隔声性能影响较小,但在蒙皮内侧粘贴阻尼层能在一定频段范围提高壁板隔声性能;将优化的壁板构型应用到飞机后舱段侧壁板,舱内噪声水平可降低约3 dB。     

分布式通风消声板特性研究*

在隔声板结构中,分布式内嵌大量小型消声单元,在入射声波被消声单元有效衰减的同时,气流可均匀通过整个板结构,形成一种分布式消声板结构。利用平面波理论和修正传递矩阵法,建立消声板简化模型,并预测模型传递损失。加工消声板样件,实验室内测试并验证其声学及通风性能。对比隔声测试结果与预测结果,验证修正传递矩阵法针对该结构的准确性,同时验证消声板结构的实际效果。结果显示,该分布式消声板结构具有良好的声学效果,修正传递矩阵法可应用于该结构的声学性能预测以及结构设计。     

二维含多孔介质周期复合结构声传播分析

为取得理想的隔声性能,本文结合多孔介质和周期结构两类声振调控方案,讨论了一种新型含多孔介质周期复合结构;采用等效模型描述振子系统,利用薄板理论和Biot理论建立了相应的声振耦合理论模型.利用此模型计算得出的结果与文献中数据吻合良好.研究结果表明,采用简单振子系统或组合振子系统都可以在其特征频率决定的频域提升复合结构的声传递损失(STL);然而,在越过相应频域后,STL会急剧下降,选取合适的振子参数,可以拓展隔声带宽而又保持其STL水平.对比振子系统结果发现,相对简单振子系统,组合振子系统能在获得更宽STL提升频域同时减弱特征频率域后的STL下降趋势.这些结果可以为宽频减振降噪提供思路,为中低频域隔声应用设计提供理论参考.     

一种基于二维Helmholtz腔阵列的低频宽带隔声结构实验研究

基于圆周排列的Helmholtz共振腔单元,设计并实现了一种具有低频宽禁带的声人工结构,可以在结构中心处实现二维隔声效果.针对实际模型,搭建了二维声场测量平台,进行了相应的实验研究,实验结果与有限元仿真结果符合较好.该结构在较宽的频带内(680—1050 Hz)可以实现较好的隔声效果,最大隔声量可达41 d B.实验中还研究了单元参数及共振状态对隔声效果的影响.隔声区的大小与共振单元的分布形式有直接关系,而良好的共振状态将对提高隔声量有一定帮助.研究结果对设计新型声防护结构具有理论与应用价值.     

局域共振单元与薄膜复合声子晶体板结构的低频降噪

提出了一种局域共振单元复合声子晶体板结构,并结合有限元对晶体板结构的带隙特性、隔声性能进行了分析.结果表明,共振带隙的产生是由共振单元与板中传播的弹性波相互耦合造成的,耦合强度直接影响共振频率和带隙宽度,隔声效果与薄膜的厚度直接相关.通过改变薄膜的厚度可以将隔声效果调节到满足机舱飞行员正常驾驶的要求.该结构在200dB以下具有良好的隔振效果,最大隔声量达到150dB.该研究为获得良好的隔声效果提供了理论支持,在航空发动机减振降噪方面具有潜在的应用前景.     

基于深度学习的低频宽带隔声器件设计*

在实际应用中，通常需要将多个声人工结构单元进行组合来实现低频宽带的隔声降噪。这种组合结构往往参数较多，传统的设计方法很难对其进行高效的自动化设计。本文在集总参数模型的基础上，提出了一种基于深度学习的低频宽带隔声器件设计方法，并基于该方法完成了由9个二阶亥姆霍兹共鸣器单元组合而成的低频宽带隔声装置的设计。仿真结果表明，该隔声装置在158 Hz~522 Hz范围内均具有良好的隔声效果，从而验证了所提出方法的有效性。与传统方法相比，本文所提出的设计方法不仅减少了对设计者专业知识和设计经验的依赖，而且具有更高的设计效率，更强的通用性，未来有望进一步推广至其他声人工结构的设计领域。     

四边简支含多孔材料双层板隔声特性

有限大含多孔材料和空气层复合板结构隔声特性的研究尚不充分。该文旨在研究四边简支边界条件下复合板结构隔声特性。首先基于流体饱和多孔弹性介质的声传播理论计算了声波在多孔介质中的传播波数；继而采用四边简支边界条件下板结构的模态函数，利用模态叠加法和伽辽金法推导了复合板结构隔声系数理论模型，并数值求解复合板隔声量。将理论模型得到的四边简支复合板隔声量与实验结果对比，验证了理论模型的正确性。最后，详细讨论了边界条件、板结构尺寸和多孔材料厚度等主要参数对隔声特性的影响。结果表明：四边简支复合结构隔声特性曲线上“谷值”出现得较少，并且简支复合板隔声特性的第一个“吻合频率”比固支支撑复合板更靠近低频，当频率超过3000 Hz以后，简支和固支边界条件复合板结构隔声特性趋于一致。     

复材结构刚度与隔声量的计算及参数优化

论文旨在满足结构刚度指标的前提下最大程度地提高复合材料(以下简称“复材”)结构的隔声性能。首先针对复材结构进行刚度分析，在铺层数和铺层比例不变的前提下，分析不同铺层构型对结构刚度的影响。然后利用统计能量分析法，确定铺层角度对结构隔声性能的影响，并与试验结果进行对比验证模型的有效性。最后以铺设在复材壁板上的隔音棉厚度和密度为两个优化参数，分析不同厚度和密度的隔音棉的插入损失，并进行参数最优化分析，寻找最佳组合方式。得出结论：不同铺设角度顺序对复材整体结构的弯曲刚度和吻合效应频率有影响，在相同尺寸和边界条件下，构型1屈曲稳定性承载能力较强，隔声效果最好，铺层方式最优；隔音棉密度对插入损失影响较小，而隔音棉厚度对插入损失影响较大。论文选取的隔音棉密度和厚度已经使壁板、隔音棉及内饰板的组合结构隔声量达到了收敛状态，是最优化的组合设计。     

含三聚氰胺多孔材料分层复合介质吸声特性*

三聚氰胺泡沫材料是一种具有高开孔率的多孔材料,具备优良的吸音、防火隔热及环保性能,可以作为吸声材料与弹性板、空腔介质形成复合结构,在建筑、航空、交通工具等工程领域有广泛的应用。该文基于Biot理论和分层介质在交界面处的不同边界条件,建立非均匀复合介质背衬刚性壁面结构的理论声学模型,详细分析了多孔材料布局对复合结构吸声特性的影响。该文理论模型计算的结果与阻抗实验得到的垂直入射吸声系数基本一致,验证了理论模型的正确性。结果表明:在多孔材料前面增加空气层可以改善高频吸声特性;在多孔材料后面增加空气层可以改善复合结构低频吸声特性。通过合理配置多孔材料,可以在应用需求频段上达到满意的吸声效果。     

Investigation on Noise Pollution Comprehensive Treatment of Distribution Transformer in Living Area

In the current paper, which deals with the noise pollution excited by distribution transformers in the living area, a comprehensive treatment scheme is put forward for the purpose of reducing the sound pressure level emitting into the environment. In accordance with the associated test standard, the sound pressure levels of distribution transformer and surrounding environment are not only tested but analyzed as well. The measurements were carried out with the frequency analysis of the 1/3 octave resolution, with the center frequencies at 125 Hz, 250 Hz, 400 Hz, and 500 Hz. As illustrated, on the basis of the measurement results, the frequency of noise at 500 Hz of distribution transformer causes the major noise pollution in the surrounding environment. This measurement result is in line with the noise frequency characteristics of distribution transformer. There are two transmission routes of noise: i) the noise excited by distribution transformer transmits by means of the wall of distribution room, and ii) part of noise spreads through the ground of distribution room. Accordingly, acoustic shield and vibration isolation device are applied for the reduction of the low frequency noise emitted through the above two paths. Aimed at applying the appropriate acoustic material and vibration mounting, the evaluation of the noise reduction and vibration absorption is carried out in accordance with the sound and vibration insulation theory. Following the noise treatment, the transformer and environment noise are measured again. The corresponding findings shed light on the fact that the sound level satisfied the requirement of limits of the ordinance. The proposed noise treatment scheme can be applied to the existing power distribution facilities for controlling the sound levels that reach a point where it is comparatively more unobjectionable.     

薄膜型声学超材料对低频振动的隔声特性分析*

高效共振混合机工作频率为60 Hz,且系统处于共振,产生较大低频噪声。针对振动机械产生的有害噪声,分析了高效共振混合机低频高加速度共振混合过程的特点,得到了60 Hz低频声波穿透力强特点,相比传统的以吸声材料构建的50~100 mm厚度、隔声效果小于10 dB的隔声罩,分析了薄膜型声学超材料在低频减振降噪中的隔声特性。通过多物理场仿真分析,60 Hz时隔声量为31.4 dB,确定了硅橡胶弹性薄膜的预应力和质量块的面密度;采用3D打印机快速成型技术,构建了隔声实验装置,分析了独立隔声单元、面密度、薄膜尺寸等隔声特性规律。基于人耳在实际环境中感受到的噪声强度,提出了噪声衰减量和插入损失的分析方法,在距离声源380 mm和1000 mm的位置,60 Hz时隔声量分别为27 dB和38 dB。研究成果丰富了低频隔声特性理论,为薄膜型声学超材料的工程设计和优化提供了技术支撑。     

Acoustic insulation capacity of Vertical Greenery Systems for buildings

Vertical Greenery Systems (VGS) are promising contemporary Green Infrastructure which contribute to the provision of several ecosystem services both at building and urban scales. Among others, the building acoustic insulation and the urban noise reduction could be considered. Traditionally vegetation has been used to acoustically insulate urban areas, especially from the traffic noise. Now, with the introduction of vegetation in buildings, through the VGS, it is necessary to provide experimental data on its operation as acoustic insulation tool in the built environment. In this study the acoustic insulation capacity of two VGS was conducted through in situ measurements according to the UNE-EN ISO 140-5 standard. From the results, it was observed that a thin layer of vegetation (20–30 cm) was able to provide an increase in the sound insulation of 1 dB for traffic noise (in both cases, Green Wall and Green Facade), and an insulation increase between 2 dB (Green Wall) and 3 dB (Green Facade) for a pink noise. In addition to the vegetation contribution to sound insulation, the influence of other factors such as the mass factor (thickness, density and composition of the substrate layer) and type of modular unit of cultivation, the impenetrability (sealing joints between modules) and structural insulation (support structure) must be taken into account for further studies.