预测声屏障插入损失的抛物方程方法研究
[Abstract]:Noise barriers can effectively reduce the impact of traffic noise and industrial noise on the environment. In the actual process of applying noise barrier to environmental noise control, accurately predicting the insertion loss of sound barrier in advance can effectively guide the choice of geometric size and installation position of sound barrier and the structural design process of sound barrier. The commonly used prediction methods for acoustic barrier insertion loss include analytical method, approximate method and boundary element method (BEM),). However, these three methods are only suitable for the prediction of insertion loss in uniform environment with constant acoustic velocity and ground impedance. In practice, these parameters are often unstable (I. e., non-uniform environments), for example, the velocity of sound increases with the height of the downwind. Ignoring the factors such as sound velocity and ground impedance and using the above three methods directly will lead to certain errors. The parabolic equation method has the advantage of compatibility with inhomogeneity. It can be used to predict the insertion loss of sound barrier in non-uniform environment by using the finite difference parabolic equation (Crank-Nicholson Parabolic Equation:CNPE) for the first time. However, when the distance between the sound barrier and the sound source is close, the method established by Salomons will produce great error. For the situation that the noise barrier is far away from the receiving point, the number of grid points calculated by the method is huge and the calculation time is long. These two shortcomings limit the application of this method. In this paper, a perfect parabolic equation method is developed to predict the insertion loss of noise barrier. This paper first introduces the research progress of the calculation method for the insertion loss of the acoustic barrier and the analytical method for calculating the radiation sound field of the point source located above the impedance surface when there is a / no barrier. The results of the analytical method can provide a reference for checking the validity and accuracy of the parabolic equation method. Then, the theory of CNPE method is introduced. It is found by analysis that the CNPE method has a large error when the sound source is close to the sound barrier because the Gauss initial field used by the CNPE method is only suitable for acoustic waves in the range of small elevation angle (less than 10 degrees). In order to solve the problem caused by Gauss initial field, the Gauss initial field with higher order can be used for large elevation acoustic waves. The effect of the initial field of different order in CNPE method is compared by numerical simulation. The results show that the initial field of the fourth order is the most suitable for the CNPE method. Combining the initial field with the CNPE method, the insertion loss can be accurately predicted when the sound barrier is close to the sound source. Finally, aiming at the disadvantage of the CNPE method with low computational efficiency when the distance between the receiving point and the noise barrier is very long, a method for calculating the insertion loss based on the Green function parabolic equation (Green's function parabolic equation:GFPE) is proposed. The correctness of the GFPE method and the feasibility of predicting the insertion loss of the noise barrier are verified by numerical simulation. The comparison between the calculation time required by the two methods shows that the GFPE method can obviously improve the computational efficiency. Especially in the case of higher frequency, the speed advantage of the GFPE method is more obvious.
【学位授予单位】:合肥工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TB535
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,本文编号:2241433
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