吸聲結(jié)構(gòu)的優(yōu)化與數(shù)值模擬.pdf

1、吸聲結(jié)構(gòu)作為廳堂音質(zhì)設(shè)計和噪聲控制的主要技術(shù)手段，其用途是十分廣泛的，可以用來控制廳堂音質(zhì)的混響時間，一些公共交通建筑，如機場的候機大廳、車站的候車室等建筑的頂棚和墻面的吸聲結(jié)構(gòu)，消除廳堂的回聲和聲聚焦等音質(zhì)缺陷，提高輕薄板墻的隔聲，對機械設(shè)備使用隔聲罩以及道路聲屏障，可以提高其降噪效果，降低房間或工業(yè)廠房內(nèi)部的噪聲，建筑通風(fēng)和空調(diào)系統(tǒng)的管道消聲器可以降低管道中的噪聲。因此，無論是控制混響時間、降低噪聲、改善聲擴散和消除音質(zhì)缺陷，都需要

2、使用吸聲結(jié)構(gòu)，研究吸聲結(jié)構(gòu)的聲學(xué)性能對建筑聲學(xué)和噪聲控制具有重要的現(xiàn)實意義。 本文以墻面吸聲結(jié)構(gòu)為研究對象，利用有限元程序ANSYS進行模態(tài)分析和諧響應(yīng)分析，研究該類結(jié)構(gòu)在聲波作用下的模態(tài)、變形形態(tài)和聲壓級分布情況等，還利用ANSYS優(yōu)化模塊進行吸聲結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，使得吸聲結(jié)構(gòu)在滿足聲學(xué)要求的條件下達到造價最低。最后，以中小型會議室為典型算例，研究吸聲結(jié)構(gòu)的選擇與布置。 首先，對墻面吸聲結(jié)構(gòu)模型進行計算機數(shù)值模擬分析，通過改

3、變聲壓幅值、頻率等，對吸聲板的位移情況和聲壓級分布情況進行了對比分析，確定了該模型的固有頻率特性及位移變形情況等。結(jié)果表明：當(dāng)聲波頻率接近吸聲結(jié)構(gòu)的第一固有頻率時，吸聲效果最好，接近吸聲結(jié)構(gòu)的第二固有頻率時效果次之，符合所模擬的共振吸聲結(jié)構(gòu)的吸聲特性。 其次，對墻面吸聲結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化設(shè)計，通過設(shè)置模型中吸聲板的長、寬、厚，龍骨的尺寸為設(shè)計變量，模態(tài)分析結(jié)果的固有頻率為狀態(tài)變量，每平米所用龍骨和吸聲板的造價為目標函數(shù)，進行該模型的優(yōu)

4、化設(shè)計。結(jié)果表明：當(dāng)模型跨度為1.3290×0.78347(m)，厚度為0.00303m時，該模型達到造價最低為17.349元/m2，實現(xiàn)了較好的優(yōu)化設(shè)計?？梢姼鶕?jù)不同的聲學(xué)要求，改變其狀態(tài)變量或者更改模型，在保證聲學(xué)性能的條件下，可以達到降低造價，節(jié)省用材的目的。 最后，對無吸聲結(jié)構(gòu)的會議室房間模型進行模擬計算分析，根據(jù)分析結(jié)果對聲壓級較大的位置布置吸聲結(jié)構(gòu)，通過前后兩個模型的分析比較，可以看出合理地選擇和布置吸聲結(jié)構(gòu)，模型的