【摘要】：隨著我國現(xiàn)代化進程的腳步加快,道路交通網(wǎng)絡越來越發(fā)達,機動車數(shù)量呈現(xiàn)出爆發(fā)性增長的趨勢,交通噪聲污染問題日益嚴重。聲屏障以其效果顯著、價格低廉等優(yōu)勢成為防治交通噪聲污染最適用的手段。然而,在治理噪聲污染意識越來越強的今天,實際使用的聲屏障大都存在插入損失嚴重不足的問題,降噪效果有待進一步提高。究其原因,主要在于屏體隔聲性能不足,同時頂部繞射聲衰減過小。因此,設計一種降噪性能優(yōu)越且實用的聲屏障具有重要意義。本文從隔聲、吸聲和繞射聲三個角度分別對聲屏障屏體和頂部結(jié)構進行了設計,并利用數(shù)值仿真手段對其聲學性能進行了驗證。同時結(jié)合聲屏障和聲子晶體最新的研究成果,設計了聲子晶體頂部結(jié)構聲屏障,主要工作可歸納如下:(1)從吸聲和隔聲兩個層面對聲屏障屏體進行了設計和數(shù)值仿真。將屏體上部和下部設計成微穿孔吸聲板、吸聲尖劈和背部鋼板組成的三層吸聲結(jié)構,中部設計成雙層亞克力板組成的隔聲結(jié)構,并通過數(shù)值仿真手段檢驗了其隔聲量完全滿足設計要求。該結(jié)構兼具良好的吸聲和隔聲性能,對低、中、高頻聲波均有較好的阻斷效果,有效克服了傳統(tǒng)屏體對中低頻聲波隔聲效果不好的弱點。(2)從繞射聲的角度對聲屏障頂部結(jié)構進行了設計和數(shù)值仿真。根據(jù)偽隨機序列擴散體設計理論,設計了最大長度序列(MLS)、素根序列(PRD)和二次余數(shù)序列(QRD)頂部結(jié)構聲屏障,通過數(shù)值仿真證明了這三種結(jié)構插入損失明顯高于同尺寸的T型聲屏障。三種擴散體結(jié)構簡單,幾乎無需付出額外成本代價就能有效改善聲屏障頂部繞射聲衰減不足的問題,為提高聲屏障繞射聲衰減提供了切實可行的方案,具有極佳的實用性。同時針對QRD序列設計了多組聲屏障仿真對比模型,以研究不同結(jié)構參數(shù)對插入損失的影響,為合理設計QRD序列頂部結(jié)構提供指導依據(jù),具有重要的參考價值。(3)設計了新型聲子晶體頂部結(jié)構聲屏障并進行數(shù)值仿真。根據(jù)Bragg散射聲子晶體帶隙基本理論,設計了以多重散射為核心,同時兼顧共振吸聲和多孔吸聲材料等吸聲方式的多物理效應散射體陣列頂部結(jié)構聲屏障,根據(jù)仿真結(jié)果,聲子晶體頂部結(jié)構大大增加了聲屏障的插入損失。聲子晶體聲屏障在空間上實現(xiàn)相互連通,可以為解決傳統(tǒng)聲屏障地理隔離和風景線隔斷等弊病提供全新的解決思路,同時該聲屏障本就是一道獨特的風景線,具備良好的美學觀賞性,具有廣闊的發(fā)展?jié)摿蛻们熬啊?br>【圖文】：

交通噪聲污染呈現(xiàn)出范圍廣以及流動性強的特點。居民可支配收入加，使得車輛普及范圍更加廣泛，各種類型的機動車數(shù)量急劇攀升，道現(xiàn)象每天都在上演，進一步加劇了噪聲污染的狀況。居民生活水平的不進社會環(huán)保意識迅速增強，道路沿線附近兩側(cè)的居民對噪聲污染的反應。噪聲污染對生活質(zhì)量有著非常不良的影響，與群眾工作生活息息相關安定和諧非常不利。十三五規(guī)劃期間，我國交通運輸發(fā)展駛?cè)肟燔嚨�，交通網(wǎng)路整體規(guī)模和提高，高速公路縱橫交錯，城市主干道和鄉(xiāng)村公路輻射四面八方。截至，我國高速公路總長已達 9.6×104km，位居世界第一。《國家公路網(wǎng)13-2030)》指出，我國高速公路總體建成規(guī)模將在 2030 年達到 1.18×105k同時，隨著人們生活條件的改善，家用轎車保有量呈現(xiàn)爆發(fā)式增長，客步加劇了交通噪聲污染現(xiàn)狀。我國家用轎車保有量繼 2012 年首次突破 12014 年及 2015 年均以較大幅度進一步增長。圖 1.1 為我國私人汽車保有勢[2]。

3. 降噪綠化林帶。在現(xiàn)有的降噪技術手段中，綠化帶是最環(huán)保、最綠色的方式，公路綠化帶如下圖 1.2(a)。當聲音通過綠化帶時，會發(fā)生反射和散射等物理現(xiàn)象，聲能被擴散到更廣闊的空間，同時植物表皮和枝葉的吸收作用使得音量能夠有效降低。研究表明，綠色植被對 500~2000dB 的中高頻交通噪聲衰減效果良好。由于對交通低頻噪聲衰減性能較差，而且需要保持一定寬度和高度的規(guī)模才能保證降噪效果，綠化帶的使用受到了一定程度限制[9]。4. 聲屏障降噪。聲屏障是指位于聲源和受聲點之間可以使得聲波顯著衰減的障礙物。聲屏障具有占面積地少、效果顯著、價格低廉等優(yōu)點，是防治交通噪聲的高效手段并在實際中得到普遍應用，圖 1.2(b)所示為常見的高速公路聲屏障。聲屏障通過隔聲、吸聲和散射聲波等方式阻礙噪聲的傳播，從而有效降低受聲點處的噪聲量，，據(jù)測試統(tǒng)計，在安裝聲屏障的“聲影區(qū)”范圍內(nèi)的降噪效果可達5~15dB[10]。隨著我國交通道路網(wǎng)絡的極速擴張及車流量的爆發(fā)式增長，交通噪聲引發(fā)的生活矛盾越來越尖銳，為了切實解決這個難題，聲屏障降噪以其明顯的優(yōu)勢成為一種絕佳的選擇。
【學位授予單位】：湖南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：U417.9

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本文編號：2662194