一种应用于开阔场地的低频噪声抑制方法技术

本发明专利技术提出了一种应用于开阔场地的低频噪声抑制方法。本方法首先在噪声源附近设计一组具有关键深度的同心圆沟槽,这些沟槽表现为四分之一波长的谐振腔，可在开口处形成声学软表面。当声波传播到这些软表面时可通过破坏性干扰而得到抑制,从而阻碍声波的进一步传播。本发明专利技术利用声波传播原理设计了相应的计算机仿真软件，可即时验证设计方案产生的噪声抑制效果，通过调整设计参数然后检查噪声抑制效果这一循环过程，使最终的设计方案达到最佳抑制效果。本发明专利技术可用于具有固定低频噪声源的场所如靶场、机场等附近的地面设计，以简单、实用的方法阻止噪声的传播。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及声学原理、声波的传播与散射理论，具体研究噪声的抑制方法。
技术介绍
现代社会中环境噪声是一个令人烦恼的问题，其抑制方法已受到人们的广泛关注与研究。在社区周围各种噪声源中，交通工具引起的噪声最为普遍，这些由车辆产生的噪声具有能量低、频率高的特点，相关的抑制技术已有广泛的研究与应用，常用的方法有加装隔离屏障阻碍声波传播或采用吸波材料吸收噪声能量。与抑制交通噪声不同，本专利技术试图抑制由靶场或机场产生的低频噪声。这种噪声具有频率低、能量大的特点，穿透力极强，可传波到50公里以外的居住区域，对居民生活造成不利影响。由于噪声源处于要求开阔视野的靶场或机场，常规的抑制噪声方法如建立屏障等方法一般都不适用，因此如何抑制此类噪声一直没有很好的方法。国内外最为常用的方法是把靶场建在山坡附近，利用山体作为自然屏障阻挡噪声传播，但这对机场噪声抑制并不适用，因为机场不适合建在山坡附近，而且这种方法的实际阻挡效果并不理想。
技术实现思路
本专利技术利用表面阻抗设计方法对噪声源附近的地表面进行声学软表面设计，当声波碰到软表面时由于破坏性干扰声波能量会急剧衰减，从而达到抑制声波进一步传播的目的。本专利技术技术方案概括为在噪声源附近的地表面设计成具有同心圆沟槽的皱褶结构，所述沟槽表现为四分之一波长的谐振腔，在开口处形成声学软表面，用于抑制低频噪声。进一步公开相关技术方案，基于声波传播与散射的边界积分方程描述，把所述同心圆沟槽看作一个旋转体，利用旋转体的对称性通过傅里叶级数展开把三维边界积分方程减为二维边界积分方程，从而大大降低仿真代价，提高辅助设计的快速性。本专利技术在噪声源附近设计一系列同心圆沟槽，这些沟槽具有适当的宽度和深度，容易建造且相对安全，可最大限度提供开阔自由空间，不妨碍靶场试验或飞机起降。这些沟槽具有四分之一波长或叫关键深度，可表现为谐振腔并在开口处可形成声学软表面。软表面可释放声压并使噪声传播发生偏转。同时，这些沟槽组合也可看做一种周期结构形成带阻滤波器，对相关频率的噪声具有抑制作用。为了验证设计方案的噪声抑制效果，本专利技术采用计算机仿真软件，以帮助实现最优设计。该软件是基于声波传播与散射的边界积分方程描述，把同心圆沟槽看作一个旋转体，利用旋转体的对称性通过傅里叶级数展开把三维边界积分方程减为二维边界积分方程，从而大大降低仿真代价，提高辅助设计的快速性。本专利技术基于典型参数的仿真表明，这些分布在噪声源附近的同心圆沟槽具有让声波沿对空路径传播的功能，沿路面附近传播的波束将大大地被抑制，从而对附近社区的干扰可降到最低。附图说明图1:旋转体几何结构。图2:产生旋转体的曲线弧长被均匀分割成小直线段。图3:在r=5a观察面上主切口处的散射声压场大小，其中a=0.1λ，η=0。图4:在r=5a观察面上主切口处的散射声压场大小，其中a=0.1λ，n=10-10io图5:同心圆沟槽的几何结构(顶视图)。图6:同心圆沟槽的几何结构(径向切口图)。图7:地面截断尺寸对逾量衰减值EA的影响。当a=2(U，40λ，80λ时，沿地表面的 EA 分别为-17.42dB, -17.46dB, -17.47dB。图8:沟槽数量对逾量衰减值EA的影响。当N=10，50，100时，沿地表面的EA分别为-10.66dB, -17.46dB,-20.58dB。图9:每个沟槽的宽度对逾量衰减值EA的影响。当w=0.05λ，0.1λ，0.2λ时，沿地表面的 EA 分别为-15.28dB, -17.46dB, -19.75dB 。图10:沟槽的周期性对逾量衰减值EA的影响。当t=0.2λ，0.3λ，0.4λ时，沿地表面的 EA 分别为-17.46dB, -16.45dB, -14.26dB。图11:实施例2中用商业仿真软件ANSYS产生的具有沟槽结构的截断地表面。具体实施例方式以下结合附图和实施例对本专利技术技术方案作进一步介绍。根据本专利技术技术方案对现有技术的贡献，保护范围不为具体实施例所限制。实施例1 (理论依据)步骤1:表面阻抗设计在噪声源附近挖掘一系列同心圆沟槽，沟槽数量将有地面状况决定，越多越好，沟槽宽度和间隔将通过仿真软件优化设计确定，但开口宽度应该够大，以足以使沟槽中空气的粘性和热传导效应可以忽略为准。沟槽的深度取为噪声源波长的四分之一左右，此深度称为关键深度(critical depth)。假定沟槽表面经过水泥等建筑材料硬化,沟槽表面便可看作声学硬表面。这时的沟槽在深度方向可看作一个一端闭合(底部)、另一端开口的谐振腔。在谐振时开口端的输入阻抗可通过下列公式计算本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种应用于开阔场地的低频噪声抑制方法，其特征在于，在噪声源附近的地表面设计成具有同心圆沟槽的皱褶结构,所述沟槽表现为四分之一波长的谐振腔，在开口处形成声学软表面，用于抑制低频噪声。

【技术特征摘要】
1.一种应用于开阔场地的低频噪声抑制方法，其特征在于，在噪声源附近的地表面设计成具有同心圆沟槽的皱褶结构，所述沟槽表现为四分之一波长的谐振腔，在开口处形成声学软表面，用于抑制低频噪声。2.如权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：童美松，万国春，盛维天，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：