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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