基于扩散体的声屏障顶端结构方案设计及降噪性能研究

摘要

随着现代社会交通越来越发达，交通工具不断增加，交通噪声严重危害着人们的正常工作和生活。设置声屏障作为防治道路交通噪声污染的主要措施，在实际工程中得到越来越广泛的应用。为了提升声屏障对中低频噪声的衰减效果，进一步提高声屏障整体降噪性能，本文采用将扩散体应用于声屏障顶部的方法，结合扩散理论计算、声学有限元分析和声学实验测试对扩散体型声屏障的降噪特性展开研究。
　　根据Huygens-Fresnel原理，分析了声屏障的透射、反射和绕射以及三种传声途径的影响因素。研究了扩散体结构的扩散作用原理以及设计计算方法，根据声波傅里叶变换，对各种扩散体进行扩散特性计算，分析了扩散体的声波散射作用。为扩散体结构应用于声屏障顶端提供理论依据。
　　建立了不同顶端结构形式的声屏障模型，运用AML声学有限元方法进行了插入损失分析，对比了不同顶端结构声屏障的降噪特性。相比于同等高度的反射型声屏障，扩散体顶端结构声屏障在中低频段具有显著的降噪效果。同时分析了扩散体结构的序列、设计频率、阶数和槽宽对声屏障降噪性能的影响规律。
　　利用噪声测试系统对扩散体顶端结构声屏障进行了降噪效果测试。总结了声屏障在各频率段的降噪特性，计算了声屏障添加各种扩散体顶端后的附加声衰减，验证了扩散体型声屏障的降噪效果以及降噪性能随扩散体序列、设计频率等结构参数的变化规律。对改进型扩散体结构应用于声屏障顶端进行了声压级测量，获得了具有良好声学效果的声屏障顶端结构。
　　对吸声/扩散复合结构进行了研究。测试了扩散体与吸声材料复合顶端结构声屏障的降噪性能。根据微穿孔板吸声性能随参数的影响规律，确定了微穿孔板与扩散体复合结构的设计参数。运用声学有限元分析了PRD/微穿孔板复合结构顶端声屏障的声学效果，并进行测试验证，获得了复合顶端结构声屏障的声学特性。采用的扩散体与微穿孔板复合结构兼具扩散和吸声的作用，使声屏障的降噪效果得到了进一步提高，附加声衰减达4dB(A)，能满足使用要求。

目录

第1章 绪 论

1.1 课题来源

1.2 课题研究的目的和意义

1.3 国内外研究现状

1.4 声屏障研究发展趋势

1.5 本文主要研究内容

第2章 声屏障的顶端结构设计与分析

2.1 声屏障传声途径分析

2.2 声屏障顶端结构分析

2.3 扩散吸声体

2.4 本章小结

第3章 顶端结构声屏障插入损失分析

3.1 AML声学有限元简介

3.2 分析环境设置

3.3 反射型顶端声屏障插入损失分析

3.4 扩散体顶端声屏障插入损失分析

3.5 本章小结

第4章 扩散体顶端声屏障降噪性能测试与分析

4.1 实验测试方法

4.2 实验设备与材料

4.3 声屏障降噪性能测试与分析

4.4 扩散体型声屏障整体降噪效果分析

4.5 本章小结

第5章 吸声扩散复合结构声屏障降噪性能分析

5.1 吸声材料/扩散体复合结构声屏障降噪性能测试与分析

5.2 微穿孔板/扩散体复合结构声屏障降噪性能分析

5.3 本章小结

结论

参考文献

声明

致谢