三维声屏障声压简化算法及声学特性研究.docx

三维声屏障声压简化算法及声学特性研究
摘要
随着现代工业的快速发展及城市化进程的加速推进，噪声污染愈来愈成为广大城市居民生活中无法忽视的问题。为保障城市居民的健康和舒适，需要研发适用于不同环境的噪声控制技术。本文针对声屏障的声学特性研究了三维声屏障的声压简化算法，尝试优化声屏障结构以达到更好的噪声控制效果。实验结果表明，采用三维声屏障结构并简化声压算法可显著改善声屏障的隔声性能，特别是在低频段更为明显，可应用于城市交通噪声和工业生产设备噪声的控制。
关键词：噪声控制；声屏障；三维声屏障；声压简化算法；隔声性能；低频段；城市交通噪声；工业噪声
Abstract
Withtherapiddevelopmentofmodernindustryandtheaccelerationofurbanization,noisepollutionhasbecomeanincreasinglyprominentprobleminthelivesofurbanresidents.Inordertoensurethehealthandcomfortofcityresidents,itisnecessarytodevelopnoisecontroltechnologysuitablefordifferentenvironments.Thispaperfocusesontheacousticcharacteristicsofsoundbarriersandstudiesthesimplifiedalgorithmofsoundpressureforthree-dimensionalsoundbarriers,tryingtooptimizethestructureofsoundbarrierstoachievebetternoisecontroleffect.Theexperimentalresultsshowthattheuseofthree-dimensionalsoundbarrierstructureandsimplificationofsoundpressurealgorithmcansignificantlyimprovethesoundinsulationperformanceofsoundbarriers,especiallyinthelow-frequencyband.Itcanbeusedforthecontrolofurbantrafficnoiseandindustrialproductionequipmentnoise.
Keywords:noisecontrol;soundbarrier;three-dimensionalsoundbarrier;simplifiedalgorithmofsoundpressure;soundinsulationperformance;low-frequencyband;urbantrafficnoise;industrialnoise
引言
随着现代城市化进程不断推进，城市交通和工业生产噪声污染已成为城市环境中重要的噪声源之一。由于噪声对人们的身体健康和身心健康都会产生影响，因此噪声控制技术在城市环境中具有重要的应用价值和意义。目前，常用的噪声控制方法包括降噪设备、改进机械结构和增加声屏障等。其中，声屏障是一种常用的降低噪声的工程手段，其原理是利用反射和吸声等特性，将噪声反射回源头或者吸收部分噪声使之消失。因此，在城市环境中建立声屏障是一种较为常见的噪声控制方法。
目前，常用的声屏障结构主要有二维、三维和波形等结构。二维声屏障结构主要是平面板材结构，近年来也有一些在二维声屏障上加装波形结构的改进方法。三维声屏障结构是在二维声屏障的基础上，增加了高度和厚度等维度，能够更好地散射或吸收声波。波形声屏障是在平面结构上加强声波与表面之间的动静压差，利用复杂的波动现象来消除噪声。不同结构的声屏障在一定程度上能够起到减少噪声的作用，但是由于声学复杂度高，设计和优化难度较大，开发出噪声效果更佳的声屏障仍然具有挑战性。
因此，本文针对声屏障的结构和性能问题，研究了三维声屏障的声压简化算法及其声学特性。首先，利用声学仿真软件建立了三维声屏障结构，进行了声学性能分析，比较了不同结构的隔声效果。然后，利用Matlab编写简化声压算法，对三维声屏障进行了声学特性测试，验证了简化声压算法的正确性和适用性。最后，结合实验数据分析了三维声屏障的声学特性，并探讨了三维声屏障的应用前景和发展趋势。
方法
1.声学仿真
利用COMSOLMultiphysics声学模块，建立三维声屏障模型，在不同频率下进行声学性能分析。参数设置如表1所示。
表1声学仿真参数设置
频率范围20Hz~10kHz
网格密度5e5
环境温度20℃
大气