二次余數(shù)擴散結(jié)構(gòu)聲學擴散性能仿真模擬研究.pdf

1、二次余數(shù)擴散體(Quadratic Residue Diffuser，QRD)是1970年德國MantledSchroeder教授根據(jù)最大長度序列(Maximum Length Sequences，MLS)提出來具有良好擴散吸聲性能的結(jié)構(gòu);該結(jié)構(gòu)不僅有良好的擴散性能，而且兼顧低頻吸聲屬性，因此又稱為“擴散吸聲體(Diffsorber)”。在歌劇院、音樂廳、會議室、錄音室等聲學環(huán)境要求較高的場所中得以廣泛的應(yīng)用，但是目前對該結(jié)構(gòu)的工程應(yīng)用

2、仍然以經(jīng)驗設(shè)計為主，對于其擴散吸聲等聲學性能的準確、有效模擬仍有待于進一步探討，尤其是對于低頻擴散性能的研究，以能夠為進一步的工程應(yīng)用提供理論指導和借鑒。
　　本文作者在已有相關(guān)文獻研究基礎(chǔ)上，在國家自然科學基金項目(51175300)與上海交大合作項目“二次余數(shù)擴散體復合結(jié)構(gòu)的聲學特性模擬和優(yōu)化研究”的聯(lián)合資助下，以基于數(shù)論理論構(gòu)造的二次余數(shù)擴散吸聲體(QRD)聲學結(jié)構(gòu)為主要研究對象，對于其擴散性能通過仿真計算模擬進行了深入地分

3、析探討。
　　本文首先對二次余數(shù)擴散吸聲結(jié)構(gòu)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀（包括理論分析、數(shù)值預(yù)測、實驗技術(shù)等方面）進行了比較全面綜合性的總結(jié)和闡述，在此基礎(chǔ)上，圍繞QRD結(jié)構(gòu)的表面散射理論、聲場極坐標響應(yīng)分布、擴散系數(shù)的計算等相關(guān)理論，從理論分析的角度探討了結(jié)構(gòu)表面速度分布可視化、場點極坐標響應(yīng)、擴散系數(shù)與QRD結(jié)構(gòu)擴散分布均勻性之間的關(guān)系。進而依據(jù)擴散系數(shù)的相關(guān)測試標準(AES-4id-2001)的測試要求，建立了QRD結(jié)構(gòu)擴散系數(shù)的仿真測試

4、平臺，對于QRD的聲學性能進行了一系列仿真計算，并與相應(yīng)的實驗結(jié)果進行比較，驗證了仿真模型的有效性。最后以仿真測試平臺為基礎(chǔ)，針對QRD的部分重要參數(shù)對QRD結(jié)構(gòu)擴散特性的影響進行了仿真計算分析，部分仿真分析結(jié)論與已有的實驗研究結(jié)論相一致。
　　本文主要研究內(nèi)容:
　　(1)理論方面:介紹了二次余數(shù)擴散吸聲體的理論基礎(chǔ)，其結(jié)構(gòu)是根據(jù)二次余數(shù)序列形成，而二次余數(shù)序列是由數(shù)論理論中偽隨機序列生成，根據(jù)序列數(shù)的不同，構(gòu)造了相應(yīng)的數(shù)

5、值模型。通過分析結(jié)構(gòu)凹槽表面的振動速度，從振動特性說明結(jié)構(gòu)的擴散特性;在此基礎(chǔ)上，計算結(jié)構(gòu)外場點極坐標響應(yīng)和擴散系數(shù)說明結(jié)構(gòu)擴散均勻性和低頻吸聲性能。
　　(2)數(shù)值預(yù)測方面:首先，通過改變不同QRD結(jié)構(gòu)參數(shù)說明QRD結(jié)構(gòu)的擴散均勻性和低頻吸聲屬性，不同尺寸結(jié)構(gòu)，不同室內(nèi)空間大小都是可變因素;通過Virtual.Lab聲學軟件建立測試模擬平臺，分別對QRD結(jié)構(gòu)的底部聲腔、周期性和入射角度等參數(shù)對于結(jié)構(gòu)表面擴散吸聲性能的影響進行了分