vaone的微穿孔板随机入射吸声性能的仿真研究
摘 要随着经济的迅猛发展，环境污染越来越严重，其中噪声污染成了人们日常生活中不可避免的问题，严重地影响了人们的身体健康甚至心理健康，对噪声的控制迫在眉睫。微穿孔板（MPP）作为最具吸引力的吸声的材料之一，因其较宽的吸声频带、环境友好、制作简单等优点，在建筑、航空、船舶等众多的领域中被广泛地应用。因此对微穿孔板吸声体的随机入射吸声吸能的研究具有极其重大的实际意义。本文利用经典MPP理论进行MATLAB仿真得出微穿孔板的理想吸声性能，但是该微穿孔板须为无限大的刚性板，同时该理论忽略了板自身材料的特性对吸声性能的影响。针对经典MPP理论的弊端，可以将其转换为等价多孔材料模型，将微穿孔板的结构参数转换为等价多孔材料模型的特征参数，合理选择不同的材料极其相关参数，利用VA ONE的FOAM模块进行仿真，得出不同频率下的吸声系数，将数据与经典MPP理论的数据进行对比，分析并探究出微穿孔板的随机入射吸声性能。 摘 要 Ⅰ
目录
ABSTRACT Ⅱ
目录 Ⅲ
第1章 引言 1
1.1研究背景 1
1.2 控制噪声的基本方法 1
1.3微穿孔板的简要介绍 2
第2章 微穿孔板理论的发展 4
2.1微穿孔板的经典理论 4
2.2 多孔材料模型理论 7
2.2.1等价多孔材料模型 7
2.2.2多孔材料模型的特征参数 8
2.3 多孔材料模型与经典MPP模型之间的等价关系 10
2.4 VA ONE的简要介绍 12
第3章 微穿孔板随机入射性能的仿真分析 17
3.1基于经典MPP理论的MATLAB的仿真计算 17
3.2 基于等价多孔材料模型理论的VA ONE的仿真研究 19
3.2.1 超微孔的微穿孔板的仿真 20
3.2.2 普通微穿孔板的仿真 23
3.3微穿孔板吸声性能的仿真分析 26
第4章 结论与展望 29
4.1结论 29
4.2 展望 30
参考文献 31
第1章 引言
1.1研究背景
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5`1^9`1^6^0`7^2#
经济增长的同时带来的不仅仅是人们生活水平质量的提升，还有人们对优质生活的追求也在不断地提升。但是经济的发展，工业、商业、交通、建筑施工导致环境的急剧恶化，污染成了人们日常生活中不可避免的问题，其中噪声污染不容小觑。噪声污染虽然不同于大气污染、水污染，但是它是一种与人类紧密联系的无形的感官污染，严重影响着人类的生理甚至心理健康。
噪声污染属于能量型污染。噪声利用声波能量在环境中释放，产生噪声污染，噪声对环境影响的程度和声能所包含的能量强度相关，同时噪声的影响范围与声音传播的范围相吻合。噪声污染属于感官性污染，因为只有当噪声通过传播媒介传播至人耳中，才有可能对人体的生理或者心理造成伤害，所以噪声污染具有极强的主观性。对于同一强度的噪声，对于不同的人甚至对于同一个人但不同的身体素质、不同的生理条件、不同的心理状态或者不同的外界环境，噪声污染的影响都不尽相同。
目前我国的城市噪声污染愈发地严重，影响人口甚广、范围极大、力度极强，成为了当前人类关注的焦点之一，对噪声的控制研究迫在眉睫。
1.2 控制噪声的基本方法
由于声音的三要素分别为：声源、传播途径和人耳，所以对于噪声的控制与处理可以分别从这三个方面入手。而通常大部分的噪声污染的控制是通过不断地减弱声音在传播途径的能量来控制的。
最为环保的降噪措施为加快城市绿化进程，通过不断地绿化城市，不仅可以美化路容，改善城市面貌，还可以降低大气污染，防止土地沙化和沙尘暴。虽然城市绿化有助于减弱噪声，但是减弱噪声污染的作用有限，效果也不尽如人意，同时最大的局限性在于城市用地紧缺，同时植物生长的环境受地理环境因素的影响较大，也并不是所有的区域都可以种植植物。针对绿化城市受区域影响的局限性，各种吸声体应运而生。
常见的吸声材料主要分为两大类，分别为具有共振吸声结构的材料和多孔吸声材料。其中共振吸声结构主要分为三大结构，分别为：薄膜共振结构、穿孔板共振结构与薄板共振结构[10]。
对于薄膜共振结构和薄板共振结构，它们的有效吸声的频带通常情况下比较窄，一般可以用于在特定频率下对噪声的降噪[19]。这主要是因为仅仅将微穿孔板后方的空腔的共振吸收考虑在内，该结构较好的吸声效果只在共振频率周边极小的频率范围。对于穿孔板共振结构，它将微穿孔板后方的空腔与穿孔的共振吸收考虑在内，是一种复合的降噪结构。相对于其它两种结构，穿孔板共振结构的吸声性能更好。
对比共振吸声结构的材料，多孔吸声材料可以根据材料的类型可以分为泡沫累和纤维类。其吸声原理是将声能转化为内能逐渐被消耗。但是这种多孔吸声材料的缺点在于低频段的吸声性能不好，也不适用于高温强湿度的极端条件，也会造成污染。
对比上述各类吸声体，总体上共振吸声结构较好。在这些共振吸声结构中穿孔板结构的优势较为明显。这些微穿孔板因其环境友好、制作便捷、适应极端环境而在各行各业中的作用越来越大。
1.3微穿孔板的简要介绍
微穿孔板简称MPP（Micro_Perforated Panel），主要用于吸收高温、高湿度下的强噪声，它有着1mm以下的金属薄片，每片金属薄片上有着成千上万个毫米甚至丝米级的微孔，常见的微穿孔板的金属薄片的材料一般由铝、不锈钢、镀锌、钢、塑料等构成，薄片的背后并不需要任何多孔或者纤维材料，而是利用空腔去吸收噪音。这样相对于填装了多孔纤维材料吸声体，它更加节省生产成本，同时也具备更多其它的优点，例如：防腐蚀、防火、防霉、防蛀、抗高温，不怕潮、更加清洁无污染[18]。
同时根据微穿孔板的孔径，穿孔板共振结构又可以分成两种吸声体，分别为普通微穿孔板和超微孔微穿孔板。
普通微穿孔板的孔直径通常较大，孔直径通常为毫米甚至厘米的级别。由于孔直径较大，所以根据马大猷教授提出的经典MPP理论，这种微穿孔板的结构参数转化的声质量比较地大，而声阻则比较地小。这种情况下使得吸声带宽普遍不宽。为了改善吸声性能，则需要增加多孔吸声材料。但是这种情况下，普通微穿孔板失去了原本吸声结构的意义，只是充当一般的保护体的作用。
对于超微孔微穿孔板的孔直径一般为亚毫米级别，相对于普通微穿孔板，其声阻更大，声质量更小，所以无需添加其它吸声材料，其吸声系数也较高。
自60年代以来，各类微穿孔板结构和基本理论不断地发展，微穿孔板较强的宽频吸声的能力也逐渐被挖掘出来[12,15,17]。在90年代，科学家利用微穿孔板吸声技术成功地解决德国议会大厦声聚焦问题[1213]，这些利用微穿孔板有效解决噪声污染问题的实例，使得人们对微穿孔板吸声技术的关注越来越多，因此微穿孔板结构的多种应用也逐渐地被发掘，例如：利用微穿孔板制成的隔声窗、高架道路声音屏障[4]等等。
微穿孔板的示例如图1.1：
图1.1 微穿孔板
目录
ABSTRACT Ⅱ
目录 Ⅲ
第1章 引言 1
1.1研究背景 1
1.2 控制噪声的基本方法 1
1.3微穿孔板的简要介绍 2
第2章 微穿孔板理论的发展 4
2.1微穿孔板的经典理论 4
2.2 多孔材料模型理论 7
2.2.1等价多孔材料模型 7
2.2.2多孔材料模型的特征参数 8
2.3 多孔材料模型与经典MPP模型之间的等价关系 10
2.4 VA ONE的简要介绍 12
第3章 微穿孔板随机入射性能的仿真分析 17
3.1基于经典MPP理论的MATLAB的仿真计算 17
3.2 基于等价多孔材料模型理论的VA ONE的仿真研究 19
3.2.1 超微孔的微穿孔板的仿真 20
3.2.2 普通微穿孔板的仿真 23
3.3微穿孔板吸声性能的仿真分析 26
第4章 结论与展望 29
4.1结论 29
4.2 展望 30
参考文献 31
第1章 引言
1.1研究背景
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5`1^9`1^6^0`7^2#
经济增长的同时带来的不仅仅是人们生活水平质量的提升，还有人们对优质生活的追求也在不断地提升。但是经济的发展，工业、商业、交通、建筑施工导致环境的急剧恶化，污染成了人们日常生活中不可避免的问题，其中噪声污染不容小觑。噪声污染虽然不同于大气污染、水污染，但是它是一种与人类紧密联系的无形的感官污染，严重影响着人类的生理甚至心理健康。
噪声污染属于能量型污染。噪声利用声波能量在环境中释放，产生噪声污染，噪声对环境影响的程度和声能所包含的能量强度相关，同时噪声的影响范围与声音传播的范围相吻合。噪声污染属于感官性污染，因为只有当噪声通过传播媒介传播至人耳中，才有可能对人体的生理或者心理造成伤害，所以噪声污染具有极强的主观性。对于同一强度的噪声，对于不同的人甚至对于同一个人但不同的身体素质、不同的生理条件、不同的心理状态或者不同的外界环境，噪声污染的影响都不尽相同。
目前我国的城市噪声污染愈发地严重，影响人口甚广、范围极大、力度极强，成为了当前人类关注的焦点之一，对噪声的控制研究迫在眉睫。
1.2 控制噪声的基本方法
由于声音的三要素分别为：声源、传播途径和人耳，所以对于噪声的控制与处理可以分别从这三个方面入手。而通常大部分的噪声污染的控制是通过不断地减弱声音在传播途径的能量来控制的。
最为环保的降噪措施为加快城市绿化进程，通过不断地绿化城市，不仅可以美化路容，改善城市面貌，还可以降低大气污染，防止土地沙化和沙尘暴。虽然城市绿化有助于减弱噪声，但是减弱噪声污染的作用有限，效果也不尽如人意，同时最大的局限性在于城市用地紧缺，同时植物生长的环境受地理环境因素的影响较大，也并不是所有的区域都可以种植植物。针对绿化城市受区域影响的局限性，各种吸声体应运而生。
常见的吸声材料主要分为两大类，分别为具有共振吸声结构的材料和多孔吸声材料。其中共振吸声结构主要分为三大结构，分别为：薄膜共振结构、穿孔板共振结构与薄板共振结构[10]。
对于薄膜共振结构和薄板共振结构，它们的有效吸声的频带通常情况下比较窄，一般可以用于在特定频率下对噪声的降噪[19]。这主要是因为仅仅将微穿孔板后方的空腔的共振吸收考虑在内，该结构较好的吸声效果只在共振频率周边极小的频率范围。对于穿孔板共振结构，它将微穿孔板后方的空腔与穿孔的共振吸收考虑在内，是一种复合的降噪结构。相对于其它两种结构，穿孔板共振结构的吸声性能更好。
对比共振吸声结构的材料，多孔吸声材料可以根据材料的类型可以分为泡沫累和纤维类。其吸声原理是将声能转化为内能逐渐被消耗。但是这种多孔吸声材料的缺点在于低频段的吸声性能不好，也不适用于高温强湿度的极端条件，也会造成污染。
对比上述各类吸声体，总体上共振吸声结构较好。在这些共振吸声结构中穿孔板结构的优势较为明显。这些微穿孔板因其环境友好、制作便捷、适应极端环境而在各行各业中的作用越来越大。
1.3微穿孔板的简要介绍
微穿孔板简称MPP（Micro_Perforated Panel），主要用于吸收高温、高湿度下的强噪声，它有着1mm以下的金属薄片，每片金属薄片上有着成千上万个毫米甚至丝米级的微孔，常见的微穿孔板的金属薄片的材料一般由铝、不锈钢、镀锌、钢、塑料等构成，薄片的背后并不需要任何多孔或者纤维材料，而是利用空腔去吸收噪音。这样相对于填装了多孔纤维材料吸声体，它更加节省生产成本，同时也具备更多其它的优点，例如：防腐蚀、防火、防霉、防蛀、抗高温，不怕潮、更加清洁无污染[18]。
同时根据微穿孔板的孔径，穿孔板共振结构又可以分成两种吸声体，分别为普通微穿孔板和超微孔微穿孔板。
普通微穿孔板的孔直径通常较大，孔直径通常为毫米甚至厘米的级别。由于孔直径较大，所以根据马大猷教授提出的经典MPP理论，这种微穿孔板的结构参数转化的声质量比较地大，而声阻则比较地小。这种情况下使得吸声带宽普遍不宽。为了改善吸声性能，则需要增加多孔吸声材料。但是这种情况下，普通微穿孔板失去了原本吸声结构的意义，只是充当一般的保护体的作用。
对于超微孔微穿孔板的孔直径一般为亚毫米级别，相对于普通微穿孔板，其声阻更大，声质量更小，所以无需添加其它吸声材料，其吸声系数也较高。
自60年代以来，各类微穿孔板结构和基本理论不断地发展，微穿孔板较强的宽频吸声的能力也逐渐被挖掘出来[12,15,17]。在90年代，科学家利用微穿孔板吸声技术成功地解决德国议会大厦声聚焦问题[1213]，这些利用微穿孔板有效解决噪声污染问题的实例，使得人们对微穿孔板吸声技术的关注越来越多，因此微穿孔板结构的多种应用也逐渐地被发掘，例如：利用微穿孔板制成的隔声窗、高架道路声音屏障[4]等等。
微穿孔板的示例如图1.1：
图1.1 微穿孔板
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/jxgc/zdh/2927.html
