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        腔體深度對吸聲系數(shù)的影響

        2017-02-01 00:56:16郭辰曦
        海外文摘·藝術 2017年15期
        關鍵詞:振子腔體孔板

        郭辰曦

        (北京市156中學,北京 100034)

        1 問題的提出

        電廠的廠房內部墻體上由很多穿孔板構成,其中穿孔板的孔徑相同,現(xiàn)有的薄穿孔與墻體之間距離也相同。

        圖1中的電廠墻體上的金屬穿孔薄板主要是起到吸收噪聲的目的,金屬板上的孔徑不同,吸收不同廠房內部噪聲。本文將論述穿孔板與墻體之間的距離變化時,該結構的噪聲吸收系數(shù)變化規(guī)律[1]。

        2 孔板的結構變化

        薄孔板與墻體之間的空氣夾層相當于簧彈振子,振動的空氣可認為是由很多小球組成的碰撞體,質量為 m,速度為V,薄孔板的質量為M,空氣與薄孔板碰撞后返回速度為v1,引起薄板振動速度為v2。根據(jù)動量定律、能量守恒和彈簧振子得出了吸聲系數(shù):

        從公式(1)和(2)可以看出,當彈簧振子位移最大時,c os(ωt)=1,即α =1,吸聲系數(shù)最大;當彈簧振子位移為零時 cos(ωt)=0,即 α=0,薄孔板不吸收噪聲。因此,吸聲系數(shù)的數(shù)值一定處于(0,1)之間的變化曲線,見圖2所示。

        從公式(1)和(2)可以定性得出了圖2吸聲系數(shù)曲線,從曲線看出,吸聲系數(shù)變化范圍大,直觀上感覺單一腔體的薄吸聲板對噪聲吸收效果有待改善,下面進行詳細論述[2]。

        空氣質量可以表示為

        將公式(3)代入公式(1),可以得到:

        其中,D為薄穿孔板至墻體之間的距離(簡稱腔體)

        當腔體D不斷變化時,吸聲系數(shù)隨之變化,如果由多個腔體組成,上述公式可變?yōu)椋?/p>

        從公式(5)看出,將腔體劃分不同高度腔體后,吸聲系數(shù)的峰值相比單一腔體會變寬。

        從圖3看出,4腔體結構出現(xiàn)4個峰值,且平均吸聲系數(shù)大于0.6;而單一腔體會出現(xiàn)吸聲系數(shù)為0的狀態(tài)。因此,4腔體結構的吸聲板優(yōu)于單腔體結構[3]。

        3 結語

        (1)本文從余弦變化規(guī)律定性的分析了吸聲特性;(2)利用空氣質量的正弦變化規(guī)律,給出了4腔體的吸聲結構優(yōu)于單腔體結構;(3)建議電廠薄穿孔板采用多腔體結構,對廠房內部的吸聲效果會更好。

        圖1 不同腔體深度的薄穿孔板結構示意圖

        圖2 吸聲系數(shù)的初步判斷結果

        圖3 單一腔體與四腔體吸聲系數(shù)的曲線比較

        [1]馮濤,王晶,劉斌,等.用傳遞矩陣法計算多層泡沫材料的法向吸聲系數(shù)[J].機械設計與制造,2012,(2):35-37.

        [2]Boseung Kim, Junhong Park. Sound absorption structure in helical shapes made using fibrous paper[J].Composite Structures,2015,(134):90-94.

        [3]劉克,Noceke C,馬大猷.擴散場內微穿孔板吸聲特性的實驗研究[J].聲學學報,2000,25(3):211-218.

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