帶有孔或隙隔聲結構的聲傳播特性計算方法分析

黃菲 宋艷萍 田麗汝 李綏化（通信作者）

（黑河學院，黑龍江 黑河 164300）

引言：現(xiàn)代化信息技術發(fā)展下，產(chǎn)品噪聲問題備受關注，如家用電器中的空調(diào)、洗衣機、駕駛室內(nèi)噪聲、輪胎噪聲等，因此，深入優(yōu)化產(chǎn)品噪聲設計迫在眉睫。相關研究人員需要基于產(chǎn)品噪聲治理角度，加強對帶孔隙隔聲結構聲傳播特性的計算，以期根據(jù)計算結果，科學設計產(chǎn)品隔聲構件，將噪聲控制在合理范圍內(nèi)。

一、復雜帶孔隙聲傳播特性計算方法

相關研究人員就隔聲結構提出剛性假設，帶孔隙聲傳播特性計算方法在孔隙尺寸較小、計算上限頻率低于孔隙截止頻率時，計算速度和計算精確度較高，具有實際研究的意義。在傳遞矩陣法支持下，研究人員構建了多種復雜孔隙元件的聲傳遞損失計算解析模型；根究平面假設下孔隙聲傳播特性進行計算，假設條件為：m=7、n=7在散射聲場為時末，端m的=正1 4系、數(shù)n=7[1，]。e=計α算/ε公、式K表=ε示（為ε：為孔隙半徑）；k（波數(shù)）、α

根據(jù)平面波原理進行假設：孔內(nèi)平面波是基于入射波與反射波疊加ρ產(chǎn)生的，假設條件為：R0（抗阻實部）、X0（抗阻虛部）；k（波數(shù)）、為空氣密度、c（波速）、h為孔隙深度；基于此，相關研究人員推導出圓孔傳遞速率表達方式為：

矩形孔表達式為：

研究人員不斷總結研究方式、計算方法，積極運用傳遞矩陣法推導平面波假設條件下，一定深度孔隙聲傳遞速率、聲傳播損失計算公式。并就產(chǎn)品孔隙出入口界面處的聲輻射抗阻進行計算，基于不同類型孔隙，產(chǎn)生的輻射阻抗不盡相同，以就不同孔隙類型的聲輻射抗阻計算方式進行研究。

二、孔隙出入口界面處的聲輻射抗阻分析

（一）圓孔

1.圓孔末端聲場一般為半自由場，聲輻射抗阻計算方法為：

將圓孔計算方法實際運用在產(chǎn)品隔聲結構降噪計算中，可進一步研究孔隙類型對聲傳播特性的影響，需要就相同孔徑、不同孔深多種情況進行驗證，確保實驗結果的精確性。

（二）矩形孔

將矩形孔長設為a，b為寬，長寬比可表示為β=b/a，聲輻射抗阻計算方法為：

經(jīng)過隔聲結構聲傳播特性計算分析驗證，將傳遞矩陣法實際運用在孔隙損失計算中，假設矩形界面長a=20mm，寬b=20mm、孔深L為100mm，運用上述計算方法，可得出正確的結論，可驗證模型建立的正確性，保證產(chǎn)品降噪的可靠性。相關研究人員通過研究推導，發(fā)現(xiàn)孔徑對孔聲傳遞損失影響較大，當孔徑減少的情況下，會在整個頻帶內(nèi)提升聲傳遞損失參數(shù)，致使聲傳遞損失曲線向高頻率趨勢上升[2]。

（三）錐形孔

實際將此種計算方法應用到錐型孔隙產(chǎn)品隔聲結構聲傳播特性計算中，可具體得計算出錐型孔聲輻射傳遞損失。

三、以實際案例分析帶有孔或隙隔聲結構的聲傳播特性計算方法

以轎車車門之間的孔隙產(chǎn)生的噪聲進行研究，車門與車身之間存在一條縫隙，實際處理過程中，相關研究人員將車門與車身之間的縫隙設定為矩形截面細縫，尺寸為20×180×70mm3，根據(jù)上文中提到的計算方法進行計算，構建了仿真模型，根據(jù)模型計算出車門與車身細縫的聲傳遞損失，反復進行試驗驗證，盡量將計算誤差控制在合理范圍內(nèi)，實驗中發(fā)現(xiàn)，細縫第一階波頻率為859.6Hz，根據(jù)頻率范圍1000～4000Hz進行計算，發(fā)現(xiàn)細縫內(nèi)部存在高階波能量傳遞，未在合理的頻率范圍內(nèi)；有研究人員通過計算推到，按照平面波原理進行推斷聲傳遞損失，發(fā)現(xiàn)當波長小于孔隙即kr<5時，評估結果在較好的狀態(tài)下，誤差在可控制范圍內(nèi)；當計算頻率超過孔隙截止頻率時，聲傳遞損失計算誤差逐漸加大，為帶有孔或隙隔聲結構的聲傳播特性提供了可靠的計算依據(jù)。

結論：綜上所述，通過研究不同類型的孔隙隔聲體聲傳播特性建模計算方法，重點探究了復雜帶孔隙聲傳播特性計算方法、大尺寸帶孔隙聲傳播特性計算方法，并基于三維波動方程解析下進行計算推導，一定程度上提供了帶有孔或隙隔聲結構的聲傳播特性通用解析計算方法，保證計算結果誤差控制在合理范圍內(nèi)，通過實例解析說明，驗證計算方法的準確性和優(yōu)越性，為帶孔隙類隔聲結構設計提供科學的設計依據(jù)，最大限度降低產(chǎn)品噪聲，降低了聲輻射阻抗求解的復雜程度。