公路隧道内噪声声场的有限元仿真及试验研究

发布时间：2017-05-16 10:06

  本文关键词：公路隧道内噪声声场的有限元仿真及试验研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着我国公共交通行业的快速发展,其中的隧道建设愈发迅猛,公路交通噪声也成为了城市噪声污染的重要组成部分,同时公路隧道内的噪声问题也引得市民百姓及相关从业人员的高度关注。本文针对公路隧道内的交通噪声问题,采用了声学有限元方法,建立了公路隧道内的噪声有限元模型,同时进行了公路隧道内的噪声试验,对公路隧道内的交通噪声问题进行了多方面的研究。首先通过地下试验隧道的噪声扬声器试验,得出了针对不同声源属性的隧道声场特性。在此基础上,利用所得成果,应用Virtual. Lab噪声分析软件的有限元计算模块完成隧道内同等情况下的模拟声场分析,并对曲线隧道的声场特性进行了专项研究。对比实测与模拟结果,验证了隧道声场仿真与实际测试的一致性。之后,在某公路隧道内完成了一些不便于仿真的试验测试,分析了不同真车速度、不同路面材料、是否喷涂吸声材料等情况下的隧道声场。最后,利用统计学编程语言R对已有成果进行统计、挖掘,寻找其中的规律与联系,为隧道内的噪声主动控制打下理论基础。在本文的测试与仿真条件下,通过研究得到如下结论。噪声源距离地面越高,则测声点处的噪声越小。针对125Hz的噪声而言,机动车驾驶员位置处的噪声比路肩位置处的噪声高约9dB。对于500Hz及以下频率,当噪声源位于隧道横向中央时,其产生的噪声相比较噪声源位于隧道横向两侧时的要大约4dB。吸声材料对于路肩位置处的吸声效果优于道路位置处约2dB。吸声材料对于低频噪声的吸声效果较差,而对于所选取的其他频率,均有明显的降噪效果。随着公路隧道平面曲线半径的变化,相应的声压级并没有产生明显变化。对于在公路隧道内行驶的车辆来说,当车速在30km/h至70km/h之间变化时,每增加20km/h,测声点处的声压级增加4-6dB。沥青路面的噪声等效A声级要比混凝土路面低大约3dB。
【关键词】：公路隧道 曲线隧道 声场测试与仿真 有限元法 噪声控制
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U456
【目录】：

• 致谢5-6
• 摘要6-7
• ABSTRACT7-12
• 1 引言12-20
• 1.1 论文背景及意义12-14
• 1.2 国内外研究现状14-17
• 1.2.1 长空间声场研究14-16
• 1.2.2 公路隧道内交通噪声研究16-17
• 1.3 研究内容与方法17-20
• 2 隧道内声场的仿真研究20-42
• 2.1 公路隧道结构简介20-21
• 2.1.1 隧道结构20
• 2.1.2 隧道衬砌及吸声材料20-21
• 2.1.3 隧道路面21
• 2.2 隧道有限元模型参数选择21-25
• 2.2.1 建模软件介绍21-23
• 2.2.2 隧道声学边界条件23-24
• 2.2.3 单元网格尺寸24
• 2.2.4 边界及壁面吸声属性24-25
• 2.3 隧道有限元模型的建立25-30
• 2.4 不同噪声源布置时隧道内声场分布特征30-41
• 2.4.1 噪声源振幅大小对声场影响的研究30-33
• 2.4.2 噪声源横向位置变动对声场影响的研究33-35
• 2.4.3 噪声源竖向位置变动对声场影响的研究35-38
• 2.4.4 噪声源纵向位置变动对声场影响的研究38-41
• 2.5 本章小结41-42
• 3 平面曲线半径对隧道内的声场影响42-64
• 3.1 曲线隧道模型建立42-45
• 3.2 曲线隧道建模仿真结果45-54
• 3.2.1 曲线半径为100米时的隧道建模结果46-48
• 3.2.2 曲线半径为200米时的隧道建模结果48-49
• 3.2.3 曲线半径为300米时的隧道建模结果49-51
• 3.2.4 曲线半径为400米时的隧道建模结果51-52
• 3.2.5 曲线半径为500米时的隧道建模结果52-54
• 3.3 曲线隧道内的噪声声场分析54-61
• 3.3.1 曲线半径与纵向方向上测声位置处的噪声关系54-56
• 3.3.2 测声点位置之间的RMS声压级对比56-61
• 3.4 曲线隧道距声源5米远处截面的声压云图对比61-63
• 3.5 本章小结63-64
• 4 基于扬声器试验的隧道噪声测试64-88
• 4.1 隧道噪声测试设备的标准及检验64-68
• 4.1.1 声级计的主要性能64
• 4.1.2 测试设备简介64-66
• 4.1.3 测试设备的校验66-68
• 4.2 隧道噪声测试内容及方法68-74
• 4.2.1 试验隧道概况68-69
• 4.2.2 测试方法69
• 4.2.3 测试内容69-72
• 4.2.4 测试成果72-74
• 4.3 噪声测试数据处理74-86
• 4.3.1 处理流程简介74
• 4.3.2 使用MATLAB进行数据处理74-80
• 4.3.3 使用Audition进行数据处理80-83
• 4.3.4 引入效率软件83-85
• 4.3.5 处理结果85-86
• 4.4 本章小结86-88
• 5 隧道噪声试验数据分析88-120
• 5.1 分析预处理88-90
• 5.1.1 R语言简介88
• 5.1.2 数据整理与验核88-90
• 5.2 仿真与测试数据对比90-92
• 5.3 隧道实验室数据分析92-111
• 5.3.1 不同参数情况对比92-94
• 5.3.2 吸声情况对比94-101
• 5.3.3 声源位置情况对比101-109
• 5.3.4 测声位置情况对比109-110
• 5.3.5 不同噪声大小对比110-111
• 5.4 公路隧道隧道数据分析111-119
• 5.4.1 声源位置情况对比111-115
• 5.4.2 混凝土隧道路面与沥青路面对比115-116
• 5.4.3 不同车速情况下隧道内的噪声对比116-119
• 5.5 本章小结119-120
• 6 结论与展望120-124
• 6.1 结论120-121
• 6.2 展望121-124
• 参考文献124-128
• 附录A128-132
• 附录B132-134
• 作者简历134-138
• 学位论文数据集138

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