АНАЛИЗ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ШУМОЗАЩИТНЫХ ЭКРАНОВ НА ПРИМЕРЕ ТРАНСПОРТНОЙ РАЗВЯЗКИ В Г. ОМСКЕ | Шевелёв
1. Ушаков И.Б., Богомолов А.В., Кукушкин Ю.А. Психофизиологические механизмы формирования и развития функциональных состояний // Российский физиологический журнал им. И.М. Сеченова. 2014. Т. 100. № 10. С. 1130–1137.
2. Асминин В.Ф., Корда У.Ю. Анализ путей снижения шума в сложившейся жилой застройке, прилегающей к остановочным пунктам общественного транспорта // Научный вестник Воронежского архитектурно-строительного университета. Строительство и архитектура. 2010. №4(20). С.141– 145.
3. Евгеньев Г.И. Применение шумозащитных экранов на автомобильных дорогах США // Обзорная Информация Автомобильные дороги и мосты. 2005. №5. С. 50.
4. Highway Noise Barriers: Performance, Maintenance and Safety (Video). Cambridge, MA: John A. Volpe National Transportation Systems Center, 1996. October.
5. Noise wall design guideline. Design guideline to improve the appearance of noise walls in NSW // March 2016.
6. Bahman Daee. Application of Polyurethane Products in Accelerated Construction of Innovative Noise Barrier. Western Graduate and PostdoctoralStudies // Electronic Thesis and Dissertation Repository, 2864. 2015.
7. Fleming G.G., Knauer H.S., Lee C.S.Y., Pedersen S. Highway Noise Barrier Design Handbook. http:// www.fhwa. dot.gov/environment/noise/design/ index.htm.
8. Hanson C.E., Towers D.A., and Meister L.D. (2006). Transit Noise and Vibration Impact Assessment. Report № FTA-VA-90-1003-06, prepared by Harris Miller Miller & Hanson, Inc., Burlington, MA, for the Federal Transit Administration, Washington, DC. Available at http://acousticstoday.org/manual. Accessed September 1, 2016.
9. Goines L., Hagler L. (2007) Noise Pollution: A Modern Plague. Southern Medical Journal [online]. 100 (3), pp. 287–294. Available from: http://docs.windwatch.org/goineshaglernoisepollution.html [Accessed 16 January 2017].
10. Questim D. Assessing the acoustic durability of noise barriers on NRA road networks” Phil Morgan, June 2014, TRL, UK.
11. Минаева В.В., Гапоненко А.В. Влияние шума на организм человека // Международный студенческий научный вестник. 2015. № 3. С.56 – 58.
13. Шашурин А.Е. Новые технические и технологические решения для снижения акустического загрязнения шумозащитными экранами: монография. Санкт-Петербург: БГТУ «Военмех» им. Д.Ф. Устинова, 2018. -134 с. -ISBN 978-5-907054-27-1. -Текст: электронный. Лань: электронно-библиотечная система. URL: https://e.lanbook.com/book/122102 (дата обращения: 19.04.2020). Режим доступа: для авториз. пользователей.
14. Вопросы звукоизоляции и архитектурной акустики [Текст]: [Сборник статей] / Акад. строительства и архитектуры СССР. Науч.-исслед. ин-т строит. физики и ограждающих конструкций; под ред. канд. техн. наук В.Н. Никольского. Москва: Госстройиздат, 1959. 156 с.
15. Зинкин В.Н., Солдатов С.К., Богомолов А.В., Драган С.П. Актуальные проблемы защиты населения от низкочастотного шума и инфразвука // Технологии гражданской безопасности. 2015. Т.12. №1(43). С.90–93.
16. Иванов Н.И. Проблема шума в современной цивилизации // Строительная физика в XXI веке: материалы научно-технической конференции / под ред. И.Л. Шубина. М.: НИИСФ РААСН, 2006. С. 39–42.
17. Рощина Н.В. Нормативные требования к шумозащитным акустическим экранам // Noise theory and practice. 2017. 3(9). Том 3. С. 46– 49.
18. Куклин Д.А., Тюрина А.В. Исследование акустических экранов для снижения шума поездов // Безопасность жизнедеятельности: научно-практический журнал. М.: Новые технологии. 2009. №8. С.30–34.
19. Манаков А.Л., Карпущенко Н.И., Величко Д.В. Снижение уровня шума вблизи железной дороги // Путь и путевое хозяйство. 2020. №3. С. 11–15.
20. Дейнега И.Н., Мараховский С.С. Композитные полимерные материалы в конструкциях шумозащитных экранов // Дороги. Инновации в строительстве. 2016. №2. С.100–102.
21. Федяев А.А., Дейнега И.Н. К эффективности шумозащитных экранов // Дороги. Инновации в строительстве. 2017. №62. С.20–23.
22. Кокодеева Н.Е., Никулушкин А.А. О законе распределения и оценке степени риска шумовой характеристики от транспортного потока // Техническое регулирование в транспортном строительстве. 2014. №1 (5). С. 6–16.
23. Крикун С.Н., Пугачёв И.Е. Математическая модель оценки транспортного шума // Наука и техника в дорожной отрасли. 2019. №1 (87). С.35 37.
СП 51.13330.2011 Защита от шума. Актуализированная редакция СНиП 23-03-2003 (с изменением № 1)
Дата публикации
14.09.2018
СП 51.13330.2011 Защита от шума. Актуализированная редакция СНиП 23-03-2003 (с Изменением N 1)
СП 51.13330.2011
СВОД ПРАВИЛ
ЗАЩИТА ОТ ШУМА
Sound protection
Актуализированная редакция
СНиП 23-03-2003
ОКС 13.140*
________________
* Введено дополнительно, Изм. N 1.
Дата введения 2011-05-20
Предисловие
Цели и принципы стандартизации в Российской Федерации установлены Федеральным законом от 27 декабря 2002 г. N 184-ФЗ “О техническом регулировании”, а правила разработки – постановлением Правительства Российской Федерации от 19 ноября 2008 г. N 858 “О порядке разработки и утверждения сводов правил”.
Сведения о своде правил
1 ИСПОЛНИТЕЛИ – Научно-исследовательский институт строительной физики Российской академии архитектуры и строительных наук (НИИСФ РААСН)
2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 465 “Строительство”
3 ПОДГОТОВЛЕН к утверждению Департаментом архитектуры, строительства и градостроительной политики
4 УТВЕРЖДЕН приказом Министерства регионального развития Российской Федерации (Минрегион России) от 28 декабря 2010 г. N 825 и введен в действие с 20 мая 2011 г.
5 ЗАРЕГИСТРИРОВАН Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии (Росстандарт). Пересмотр СП 51.13330.2010.
Информация об изменениях к настоящему своду правил публикуется в ежегодно издаваемом информационном указателе “Национальные стандарты”, а текст изменений и поправок – в ежемесячно издаваемых информационных указателях “Национальные стандарты”. В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего свода правил соответствующее уведомление будет опубликовано в ежемесячно издаваемом информационном указателе “Национальные стандарты”. Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования – на официальном сайте разработчика (Минрегион России) в сети Интернет.
ВНЕСЕНЫ опечатки, опубликованные в Информационном Бюллетене о нормативной, методической и типовой проектной документации N 6, 2011 г.
Опечатки внесены изготовителем базы данных
ВНЕСЕНО Изменение N 1, утвержденное и введенное в действие приказом Министерства строительства и жилищно-коммунального хозяйства Российской Федерации от 5 мая 2017 г. N 770/пр c 06.11.2017
Изменение N 1 внесено изготовителем базы данных по тексту М.: Стандартинформ, 2017 год
Введение
В настоящем документе приведены требования, соответствующие целям Федерального закона от 30 декабря 2009 г. N 384-ФЗ “Технический регламент о безопасности зданий и сооружений” и подлежащие обязательному соблюдению с учетом части 1 статьи 46 Федерального закона от 27 декабря 2002 г. N 184-ФЗ “О техническом регулировании”.
Настоящий свод правил устанавливает нормируемые параметры, допустимые и предельно допустимые уровни шума на рабочих местах, в помещениях жилых, общественных и производственных зданий, а также на территориях жилой застройки, порядок проведения акустических расчетов по оценке шумового режима на этих территориях и в помещениях зданий, порядок выбора и применения различных методов и средств для снижения расчетных или фактических уровней шума до требований санитарных норм, а также содержит указания по обеспечению в помещениях специального назначения (театральные, киноконцертные, спортивные залы и т.п.) оптимального акустического качества с точки зрения их функционального назначения.
Актуализация выполнена Учреждением Научно-исследовательский институт строительной физики Российской академии архитектуры и строительных наук (“НИИСФ РААСН”).
Ответственные исполнители: НИИСФ РААСН (И.Л.Шубин, В.Л.Анджелов, М.А.Пороженко, Л.А.Борисов, В.П.Гусев, X.А.Щиржецкий, И.Е.Цукерников, В.А.Аистов, С.И.Крышов
Изменение N 1 к СП 51.13330.2011 разработано авторским коллективом в следующем составе: НИИСФ РААСН (И.Л.Шубин, М.А.Пороженко, В.П.Гусев, В.Н.Сухов, В.А.Аистов, X.А.Щиржецкий, И.Е.Цукерников, Н.А.Минаева), ОАО “НИИБТМЕТ” (Н.Н.Ведерников, Д.Б.Чехомова, И.И.Новиков) при участии ГУП НИиПИ Генплана Москвы (Н.К.Кирюшина), ННГАСУ (Д.В.Монич).
(Измененная редакция, Изм. N 1).
1 Область применения
Настоящий свод правил устанавливает обязательные требования, которые должны выполняться при проектировании, строительстве и эксплуатации зданий различного назначения, планировке и застройке городских и сельских поселений с целью защиты от шума и обеспечения нормативных параметров акустической среды в производственных, жилых, общественных зданиях, на прилегающих к ним территориях и в рекреационных зонах.
2 Нормативные ссылки
В настоящем своде правил приведены ссылки на следующие нормативные документы:
ГОСТ 17187-2010 (IEC 61672-1:2002) Шумомеры. Часть 1. Технические требования
ГОСТ 27296-2012 Здания и сооружения. Методы измерения звукоизоляции ограждающих конструкций
ГОСТ 30691-2001 (ИСО 4871-96) Шум машин. Заявление и контроль значений шумовых характеристик
ГОСТ 31295.2-2005 (ИСО 9613-2.1996) Шум. Затухание звука при распространении на местности. Часть 2. Общий метод расчета
ГОСТ 31937-2011 Здания и сооружения. Правила обследования и мониторинга технического состояния
ГОСТ Р 53187-2008 Акустика. Шумовой мониторинг городских территорий
ГОСТ Р 56769-2015 (ИСО 717-1:2013) Здания и сооружения. Оценка звукоизоляции воздушного шума
ГОСТ Р 56770-2015 (ИСО 717-2:2013) Здания и сооружения. Оценка звукоизоляции ударного шума
ГОСТ Р ИСО 10140-2-2012 Акустика. Лабораторные измерения звукоизоляции элементов зданий. Часть 2. Измерение звукоизоляции воздушного шума
ГОСТ Р ИСО 10140-4-2012 Акустика. Лабораторные измерения звукоизоляции элементов зданий. Часть 4. Методы и условия измерений
СП 254.1325800.2016 Здания и территории. Правила проектирования защиты от производственного шума
СП 271.1325800.2016 Системы шумоглушения воздушного отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха. Правила проектирования
СП 275.1325800.2016 Конструкции ограждающие жилых и общественных зданий. Правила проектирования звукоизоляции
Примечание – При пользовании настоящим сводом правил целесообразно проверить действие ссылочных стандартов и классификаторов в информационной системе общего пользования – на официальном сайте национального органа Российской Федерации по стандартизации в сети Интернет или по ежегодно издаваемому информационному указателю “Национальные стандарты”, который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по соответствующим ежемесячно издаваемым информационным указателям, опубликованным в текущем году. Если ссылочный документ заменен (изменен), то при пользовании настоящим сводом правил следует руководствоваться замененным (измененным) документом. Если ссылочный материал отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, применяется в части, не затрагивающей эту ссылку.
(Измененная редакция, Изм. N 1).
3 Термины и определения
В настоящем своде правил использованы следующие термины с соответствующими определениями:
3.1 время реверберации Т, с: Время, за которое уровень звукового давления в помещении после выключения источника звука снижается на 60 дБ.
3.2 допустимый уровень шума: Уровень, который не вызывает у человека значительного беспокойства и существенных изменений показателей функционального состояния систем и анализаторов его организма, чувствительных к шуму.
3.3 звуковая мощность, Вт: Количество энергии, излучаемой источником шума в единицу времени.
3.4 звукоизоляция окна R, дБА: Величина, служащая для оценки одним числом изоляции внешнего шума, создаваемого городским транспортом, при передаче его внутрь помещения через окно.
3.5 изоляция воздушного шума (звукоизоляция) R, дБ: Способность ограждающей конструкции уменьшать проходящий через нее звук.
Примечание – В общем виде представляет собой десятикратный десятичный логарифм отношения падающей на ограждение звуковой энергии к энергии, прошедшей через ограждение.
3.6 изоляция ударного шума перекрытием: Величина, характеризующая снижение ударного шума перекрытием.
3.7 индекс изоляции воздушного шума R, дБ: Величина, служащая для оценки одним числом изоляции воздушного шума ограждающей конструкцией.
Примечание – Определяется путем сопоставления частотной характеристики изоляции воздушного шума со специальным оценочным спектром.
3.8 индекс приведенного уровня ударного шума L
Вестник ИШ ДВФУ
Механика деформируемого твердого тела
Сёмка Э.В. Упругопластическое состояние полого шара
Бойко Л.А., Ксендзенко Л.С. Расчет нормальных температурных напряжений в компонентах асфальтобетона методами статистической механики композитов
Молоков К.А., Маслов К.М. Расчетные методы оценки ударной вязкости сварных элементов с трещинами
Теория корабля и строительная механика
КОЗИН В.М. Увеличение ледоразрушающей способности изгибно-гравитационных волн при их приближении к берегу
Проектирование и конструкция судов
Ха Ван Зуи, Китаев М.В. Математическая модель оптимизации проектных характеристик скоростных пассажирских катамаранов
Кулеш В.А., Фам Чунг Хиеп. Специализированные суда и развитие морской инфраструктуры Вьетнама
Судовые энергетические установки
Лапин Ю.А., Герман А.П., Бурлакова Н.Н. Анализ методов расчета крутильных колебаний судовых валопроводов
Фершалов Ю.Я., Грибиниченко М.В., Коршунов В.Н., Цыганкова Л.П. Использование эффекта Ранка–Хилша для восстановления эксплуатационных свойств отработанных моторных масел
Покусаев М.Н., Хмельницкий К.Е., Ильина Е.Г. Оценка эффективности капотов подвесных моторов маломерного судна в реальных условиях эксплуатации
Ле Хонг Хаи. Загрязнение воздуха твердыми частицами в пяти точках Владивостока (морской и автомобильный транспорт)
Физические поля корабля, океана и атмосферы
Стаценко Л.Г., Совкова О.И., Скварник И.С. Анализ возможностей технологий беспроводного широкополосного доступа для обеспечения безопасности мореплавания в заливе Петра Великого
Строительные конструкции
Кузнецов И.В., Покатилов А.В., Тациенко В.П., Соколов М.В. Использование шумопоглощающих материалов при проектировании шумозащитных конструкций шахтовых вентиляторных установок на угольных месторождениях Кузбасса
Строительные материалы и изделия
Шведова М.А., Славчева Г.С., Артамонова О.В. Влияние добавок модификаторов вязкости на реологическое поведение цементных систем для 3D-печати
Макарова Н.В., Комаров А.И., Цуприк В.Г. Прочностные и деформационные свойства контакта композитной арматуры с мелкозернистым бетоном
Проектирование и строительство дорог и мостов
Томилов С.Н. Особенности деформаций главных балок железобетонных пролетных строений автодорожных мостов при их усилении внешней арматурой
Экологическая безопасность строительства и городского хозяйства
Бирюков Ю.А. Методика организации переработки отходов строительных материалов при ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций техногенного характера|
Ответственные за номер ГРИБИНИЧЕНКО МАТВЕЙ ВАЛЕРЬЕВИЧ, к.т.н., доцент БЕККЕР АЛЕКСАНДР ТЕВЬЕВИЧ, член-корреспондент РААСН, д.т.н., профессор Дальневосточный федеральный университет |
Над номером работали Г.Б. Арбатская, редактор, веб-редактор Т.В. Рябкова, веб-дизайн Г.П. Писарева, дизайн, верстка Н.С. Мун, корректор Объем 8 МБ [19,2 усл. печ. л.] Публикация: 11 сентября 2020 |
Акустический модуль на основе вторичного ПЭТФ — NovaInfo 66
Важнейшей экологической проблемой является предотвращение накопления полимерных отходов — благодаря высокой стойкости к воздействию факторов естественной среды полимерные материалы не разлагаются в ней длительное время. Так, полиэтилентерефталат (ПЭТФ), ежегодный прирост мирового производства которого составляет около 5% (рисунок 1), не разлагается в природных условиях 80 лет.
Рисунок 1. Производство полиэтилентерефталата в мире [1]Переработка полимерных отходов в качестве вторичных материальных ресурсов представляет собой один из видов рекуперации сырья (первичного сырья, водных и энергетических ресурсов), позволяющий одновременно свести к минимуму вредные выбросы в атмосферу, сбросы и водные объекты и на рельеф, а также любые воздействия на здоровье человека [2].
Рисунок 2. Производство бутылочного ПЭТ в РФ за период 2013-2016гг. [1]В настоящее время разработаны технологии как механической, так и химической и термической переработки ПЭТФ, однако каждый из методов имеет существенные недостатки, ограничивающие эффективность рециклинга вторичного полиэтилентерефталата, а полученный этими методами вторичный ПЭТФ не соответствует техническим требованиям, обеспечивающим получение качественных конечных изделий.
Одним из перспективных направлений применения вторичного ПЭТФ является использование его для производства строительных и декоративных материалов.
В настоящей работе предлагается использовать ПЭТФ-флексы в качестве наполнителя для шумопоглощающей конструкции модульного типа. Преимуществом предлагаемых акустических модулей является использование практически бесплатного наполнителя, обладающего высокоэффективными звукопоглощающими свойствами при низкой плотности и крайне низкой гигроскопичности.
Целью работы является изучение возможности использования ПЭТ-отходов в качестве шумопоглощающего наполнения акустических модулей для облицовки. В соответствии с целью сформулированы следующие задачи:
- разработать конструкцию акустического модуля для облицовки внутренних поверхностей помещения с целью снижения интенсивности отражения звуковых волн;
- исследовать возможность использования ПЭТФ-флексов в качестве шумопоглощающего наполнителя акустического модуля.
Конструкция акустического модуля (рисунок 3) включает внешнюю звукопрозрачную оболочку, образующую замкнутую емкость, полость которой заполнена ПЭТФ-флексами.
Рисунок 3. Схема акустического модуля (1 — звукопрозрачный перфорированный или перфорированный декоративный каркас, 2 — звукопрозрачная пленочная футеровка, 3 — ПЭТФ-флексы, 4 — крепление, 5 — ограждение)Внешняя звукопрозрачная оболочка 1 выполнена из сплошного слоя листового полимерного материала, перфорированного сквозными отверстиями. Диаметр и шаг отверстий перфорации внешнего звукопроницаемого каркаса выбирается исходя из необходимости одновременного выполнения требований приемлемой звукопроницаемости, сохранения высоких технологических и эксплуатационных свойств, а также декоративности модуля.
Согласно ГОСТ 23499-2009 [3] звукопроницаемый перфорированный каркас 1 должен быть защищен защитной оболочкой 2, препятствующей попаданию пылевидных частиц звукопоглощающего материала в окружающую среду.
Звукопоглощающий наполнитель, находящийся в замкнутой полости звукопроницаемого каркаса, представлен обособленными дроблеными элементами — ПЭТФ-флексами, произведенными из утилизируемых отходов (ПЭТ-бутылок) путем механического измельчения. ПЭТФ — флексы в качестве наполнителя акустических моделей не требуют сортировки по цветам и отделение от других полимерных отходов, что существенно снижает затраты на его изготовление наполнителя модуля и, следовательно, модуля в целом.
При этом объем каждого из обособленных дробленых звукопоглощающих фрагментов находится в диапазоне 3,4*10-7…1,1*10-6м3, а плотность заполнения ими замкнутой полости, образованной внешним звукопроницаемым перфорированным каркасом, составляет ρ=260-400кг/м3.
Также могут использоваться смеси задаваемых в определенных пропорциях сочетаний различных фракций ПЭТФ-хлопьев, что позволит направленно управлять целевыми свойствами (акустическими, весовыми, плотностными) шумопоглощающего наполнителя модуля.
При падении звуковых волн на звукопоглощающие материалы и конструкции значительная часть звуковой энергии поглощается, а меньшая часть — отражается. Процесс поглощения звука происходит за счет перехода энергии колеблющихся частиц воздуха в теплоту вследствие потерь на трение в порах материала.
Для оценки эффективности звукопоглощающего модуля на основе ПЭТФ-флексов были подготовлены образцы суммарной толщиной 10 мм: пластиковый перфорированный звукопроницаемый контейнер набивали смесью ПЭТФ-хлопьев, степенью набивки регулируя плотность шумопоглощающего слоя.
Оценка эффективности модуля произведена на установке, приведенной на рисунке 4; в качестве измерительного прибора использован шумомер LSM-20. В качестве показателя эффективности принято абсолютное снижение уровня звукового давления в различных октавных частотах при использовании перегородки — выше описанного образца.
Рисунок 4. Установка для оценки эффективности шумопоглощающих свойств материаловВ таблице 1 и рисунке 5 приведены абсолютные значения, характеризующие снижение шума для трех групп образцов. Во всех октавных частотах наибольше снижение шума продемонстрировал образец с плотностью 280-320 кг/м3, что можно объяснить следующим обстоятельством: для эффективного звукопоглощения материал должен обладать пористой структурой, причем поры должны быть открыты со стороны падения звука, кроме того, поры должны соединяться между собой, чтобы не препятствовать проникновению звуковой волны в толщу материала.
Образец (плотность, кг/м3) | Среднегеометрическая частота, Гц | |||||||
63 | 125 | 250 | 500 | 1000 | 2000 | 4000 | 8000 | |
1 (260-270) | 12 | 15 | 13 | 11 | 9 | 8 | 9 | 13 |
2 (280-320) | 14 | 17 | 15 | 12 | 10 | 11 | 13 | 15 |
3 (330-360) | 11 | 13 | 12 | 10 | 9 | 7 | 8 | 12 |
График на рисунке 6 позволяет произвести сравнительную оценку эффективности звукопоглощения различных материалов в октавных частотах: очевидно, что шумопоглощающие свойства перегородки из ПЭТФ-флексов сопоставимы с таковыми у фанеры, однако кривая имеет более плавное изменение по октавным частотам; при этом у ПЭТФ-флексов преимущества в виде низкой плотности и стоимости. Что касается перегородки из пенополистирола, то она проигрывает по звукопоглощению ПЭТФ-флексам во всем контролируемом диапазоне звуковых частот 63 — 8000 Гц на фоне сопоставимой плотности.
Рисунок 6. Сравнительная оценка эффективности звукопоглощения различных материалов в октавных частотахВыводы
Предложена конструкция акустического модуля на основе ПЭТФ-флексов. Преимуществом предлагаемых акустических модулей является использование наполнителя, обладающего высокоэффективными звукопоглощающими свойствами при низкой плотности, крайне низкой гигроскопичности и низкой стоимости.
Применение указанных модулей не только существенно улучшает акустический комфорт в широком частотном диапазоне в производственных и общественных зданиях и не требует существенных материальных и трудовых затрат, но и решает задачу утилизации полимерных отходов — ПЭТ-бутылок.
Проведено сравнительное исследование шумопоглощающих свойств образцов из ПЭТФ-хлопьев, пенополистирола, фанеры. Показаны преимущества ПЭТФ-хлопьев.
Применение в зданиях звукопоглощающих материалов, а так же оценка звукопоглощения
В настоящее время степень возникающего шума в окружающей среде постоянно растет. Это обусловлено различными факторами, среди которых выделяют технический прогресс, а также изменение осуществления жизнедеятельности человека.
Именно поэтому с каждым годом все большее распространение получают звукопоглощающие материалы, применяемые в зданиях. Для эффективности и применения используют специальные технические характеристики, а также соответствующий расчет. Он осуществляет в соответствии с нормами и установленными стандартами.
Материалы звукопоглощающие: что это такое, где применяют
Звукопоглощающие материалы представляют собой такие материалы, которые способны осуществлять необратимый переход колебательной энергии звуковых волн в тепловую энергию. Они используются для осуществления внутренней отделки разнообразных помещений, чтобы улучшить акустические показатели последних.
Основная цель таких веществ заключается в снижении уровня слышимых человеческих ухом шума, в промышленных, общественных, и в жилых зданиях.
Важно понимать, что между звукоизоляционными и звукопоглощающими материалами существует определенная разница. В первом случае акустические волны отбиваются в обратном направлении, тогда как во втором — они из-за структуры вещества проникают внутрь и нивелируются.
В нынешнее время изготовляют большое количество различных звукопоглощающих материалов. В качестве ограждающих конструкции среди них используют такие изделия, как:
- однослойные однородные материалы с офактуренной поверхностью;
- многослойные пористо-волокнистые материалы с жестким перфорированным покрытием;
- штучные материалы разнообразных размеров и форм (как однослойные, так и многослойные).
На сегодняшний момент наиболее популярными материалами, имеющими защитную оболочку, специалисты выделяют следующие изделия:
- плиты из минваты, изготовленные на связующем вроде ПА/С, ПА/О и ПА/Д;
- плиты, сделанные из минваты гранулированного типа, закрепленной посредством крахмального связующего;
- плиты, изготовленные посредством штапельного стекловолокна, отвечающего типам ПС или же ПЖС;
- базальтовые акустические системы Б3М;
- плиты из древесноволокна с имеющейся в их структуре перфорацией;
- гипсовые плиты, дополнительно армированные стекловолокном, отличающимся сквозной перфорацией;
- созданные из ячеистого бетона плиты вида «Силакпор», имеющего пористую структуру и перфорацию лицевой части;
плиты из газосиликата и др.
Материалы звукопоглощения вместе с защитными оболочками тоже являются весьма распространенными. Среди них специалисты выделяют такие:
- плиты полужесткого вида марок ПП, ППМ на использующемся связующем синтетического типа;
- маты прошивного типа сделанные из штапельного стекловолокна и на синтетическом связующем;
- изделия из тонких стекловолокон, а также сделанные из перепутанных между собой супертонких волокон из базальта.
Нередко в возведении общественных сооружений применяют защитные оболочки и экраны. Для их производства используют стеклянное и капроновое волокно. Иногда применяют для поглощения акустических волн гипсовые перфорированные плиты, на тыльной стороне которых оклеена техническая бязь.
Самые популярные звукоизоляционные мембраны фирм «Тексаунд», «SoundGuard Membrane» и «Фронт акустик».Как составлять протокол измерения шумовой характеристики, узнай здесь.
В нашей статье ты узнаешь, о нормативных документах, которые содержат инструкции и рекомендации в отношении всех агрегатов.
Какие характеристики рассчитывают
В настоящее время в соответствии с ГОСТом Р 53377-2009 для оценки звукопоглощения материалов используются такие характеристики, как:
- Коэффициент фактического поглощения звука. Он представляет собой зависимые частотно обозначения звукопоглощающих коэффициентов. Они измеряются в трехоктавных полосах частот по тем стандартам и нормам, которые прописаны в ГОСТ Р 53376. Полученные результаты пересчитываются в значениях коэффициентов октавных полос частот в соответствии с правилами настоящее документа.
- Индекс звукопоглощения. Он является уже частотно-независимым значением коэффициентов звукопоглощения. Они в свою очередь соответствуют нормативной кривой линии на частоте, равной 500 герцам, то есть среднегеометрической частоте, характеризующей октавную полосу. Определяется такой показатель в соответствии с установленными нормами настоящего ГОСТа.
- Индикаторные частотные характеристики. Данный тип характеристики указывает на наличие в частотном выражении тех коэффициентов звукопоглощения, что могут в отдельных октавных полосах быть смещены выше нормативной прямой линии на 25 процентов и больше.
Все вышеперечисленные характеристики позволяют наиболее корректно и правильно определить, как конкретно действуют звукопоглощающие материалы, и от каких акустических волн они могут защитить помещения.
Стоит отметить, что они используют не для отдельных элементов (стульев, экранов и т.д.), а для всей комнаты в целом.
Результаты расчета
Определяя те или другие акустические параметры для оценки звукопоглощения материала, полученные результаты заносятся в соответствующие диаграммы или же таблицы. Некоторые характеристики могут быть из нее выключены, если они не нужны.
Для того чтобы получить результаты фактического коэффициента звукопоглощения, необходимо в каждой полосе октавных частот определить среднее арифметическое значение 3 коэффициентов звукопоглощения. Они измеряют в трехоктавных полосах.
Среднее значение нужно рассчитывать до второго знака после запятой. Округлять полученные значение следует с шагом до 0,05. Это значит, что при получении результата, равного 0,92, его следует округлять до 0,9. Максимальный уровень не превышать должен единицу, то есть 1,00.
Индекс же звукопоглощения должен определяться посредством нанесения на нормативную кривую полученных значений фактического коэффициента звукопоглощения. Стоит отметить, что линию нужно смещать с шагом в 0,05 единицы в том направлении, где располагаются измеренные значения. Происходить это должно до того момента, пока сумма неблагоприятных отклонений будет меньше или же равно 0,10.
Считаются неблагоприятными отклонения в том случае, когда полученное значение коэффициента звукопоглощения будет лежать на графике ниже нормативной линии в конкретной октавной полосе. Индекс звукопоглощения следует определять значение смещенной нормативной кривой на частоте, равной 500 герцам.
Если по результатам получается, что фактический коэффициент звукопоглощения превышает каждое значение нормативной кривой больше, чем на 0,25, то дополнительно стоит определить один или несколько индикаторов формы.
Используемые индикаторы могут быть различными, что зависит от конкретной октавной частоты:
- 250 герц — индикатор L;
- 500 и 1000 герц — индикатор M;
- 2000 и 4000 герц H.
Все собранные результаты позволяют оценить звукопоглощение материала, а также понять, насколько он является эффективным в конкретных условиях. При этом, чем больше будет собрано разнообразных параметров и характеристик, тем более корректным в итоге получится заключение.
Отражение шума и поглощение шума
Снижение уровня шума основано на двух основных методах — поглощении звука и отражении звука. Эффективность каждого из них зависит от типа шума, его источника и местоположения.
Все звуки не равны
Звук создается, когда воздух сжимается в волны, но не все звуки одинаковы. Быстрая серия волн приводит к более высоким тонам или частотам. Меньшее количество волн создает более низкие частоты. Эффективность поглощения и отражения шума напрямую связана с частотой звука.
Отражение звука
Самый простой метод подавления звука — отражение шума — использует материалы, отражающие звуковые волны. Блочные стены, бетонные барьеры и твердые фасады зданий являются примерами отражающих материалов, которые отражают звуковые волны.
Недостатком отражения звука является то, что после отражения звуковые волны должны куда-то уйти. Эхо и перенос звука являются побочным продуктом отражения шума.
Стеклянные дорожные барьеры имеют сильно отражающую поверхность.
Звукопоглощение
Для поглощения шума используются барьеры из пористых материалов, которые позволяют звуковым волнам проходить через барьер. При прохождении через материал энергия звуковой волны поглощается, что снижает уровень шума. Звукопоглощающие материалы лучше всего справляются со средними и высокими звуковыми частотами, но менее эффективны для подавления низких и глубоких шумов.
В конструкции большинства современных конструкций используются звукопоглощающие материалы.Подложка пола, ковровое покрытие и изоляция стен являются примерами распространенных звукопоглощающих материалов. В условиях строительства и других средах, где шум временно распространен, используются специально разработанные портативные акустические барьеры, обеспечивающие эффективное поглощение, но не являющиеся слишком тяжелыми для использования.
Эхо-барьеры можно разместить так, чтобы они поглощали как можно больше звука.
Для более серьезного снижения шума, особенно для выполнения законодательных требований по шуму, часто используются поглощающие звуковые барьеры.Многие из них являются портативными и могут быть настроены для адаптации к меняющейся звуковой среде. Эхо-барьеры, например, способны поглощать до 100% звука в некоторых частотных диапазонах при весе всего около 13 фунтов.
Чтобы найти правильное решение по шумоподавлению, необходимо знать частоту звука, его источник и местные условия.
Переносные звуковые барьеры
Echo Barrier — это инновационная временная система шумоподавления, предназначенная для быстрого подавления шума в динамичной и чувствительной рабочей среде.
Распространение доступно по всему миру.
%PDF-1.4 % 1 0 объект >поток приложение/pdf
Ваше руководство по пониманию коэффициента шумоподавления
В поисках идеального сочетания функциональности и красивого дизайна мы можем упустить из виду применение и точность систем оценки продуктов. Архитекторы и дизайнеры гарантируют, что отличный дизайн удовлетворит их потребности в производительности и хорошем самочувствии, доверяя рейтинговым системам, таким как коэффициент шумоподавления (NRC) для акустических характеристик и звукопоглощения. В некоторых случаях дизайнер может по незнанию указать неэффективный продукт из-за искаженной или несоответствующей оценки NRC.Эта оплошность в процессе спецификации может привести к расходованию бюджета в последнюю минуту или установке неприглядных пластырей второго дня для обеспечения благополучия его жителей.
Поскольку дизайнеры и клиенты все больше осознают необходимость акустики для хорошего самочувствия и совместной работы, рынок акустических решений резко вырос за последние 10 лет. Одним из важных достижений является использование архитектурных изделий с использованием ПЭТ (полиэтилентерефалат или переработанные пластиковые бутылки из-под воды и газированных напитков).
При правильном применении этот переработанный акустический материал имеет ряд преимуществ по сравнению с существующими решениями, включая устойчивость, простоту настройки, безопасность, долговечность и более мягкую эстетику для более спокойной обстановки. С увеличением числа спецификаций акустических архитектурных материалов, с использованием ПЭТ и других материалов, а также с инновациями в категориях продуктов появилось много поставщиков акустических решений, чтобы удовлетворить потребность.
Если вы планируете определить или приобрести акустические архитектурные материалы для потолков или стен, базовое понимание акустических требований и методов испытаний придаст вам уверенности в обеспечении экологических целей вашего проекта.С таким количеством появляющихся акустических решений может быть легко непреднамеренно выбрать те, которые могут не обеспечить производительность для вашего проекта, который рекламировался.
Моя цель — помочь вам — дизайнерам и архитекторам — просеять шум, поделившись ценными знаниями и инструментами, рекомендованными для понимания того, как тестируются акустические продукты, и обеспечить прозрачность, точность и отражение реальных акустических условий с помощью True NRC от Arktura. , которым вы сможете уверенно пользоваться.
Правда о коэффициенте шумоподавления
В штаб-квартире Mead Johnson в Чикаго установлены адаптивные потолочные системы Atmosphera® от Arktura. Фото Тома Харриса
Начав поиски идеального акустического продукта, вы быстро столкнетесь с рейтингом NRC. NRC — это моментальный снимок эффективности шумоподавления для системы продукта по сравнению с другими. К сожалению, многие продукты рекламируются или тестируются с лазейками и обходными путями, чтобы обойти истинную точность NRC, делая их более эффективными в своем рейтинге или используя нереалистичные сценарии установки.В результате не все оценки могут неточно отражать реальные жизненные условия.
NRC выражается в виде рейтинга от 0,00 до 1,00+ и является мерой способности материала отражать или поглощать звук за счет его эффективности на постоянной площади поглощения. Чем выше рейтинг NRC, тем лучших акустических характеристик вы достигнете от данного продукта.
Материал, отражающий все звуки, попадающие на него, теоретически получает рейтинг 0.00. Материал, поглощающий все попадающие на него звуки, теоретически получает оценку 1,00. Толстые элементы с трехмерными свойствами или продукты с открытыми краями могут получить более 1,00 NRC из-за увеличенной площади поверхности.
QBE Dallas в Далласе, штат Техас, оснащен Acoustic SoftGrid® Sine от Arktura. Фото Томаса МакКоннелла
Существуют дополнительные показатели производительности для акустики, такие как класс звукопередачи (STC) для передачи звука или среднее значение звукопоглощения (SAA) для звукопоглощения в более широком диапазоне частот.Тем не менее, NRC является отраслевым стандартом для архитектуры, поскольку в нем основное внимание уделяется коэффициентам звукопоглощения для четырех основных частот человеческой речи: 250 Гц, 500 Гц, 1000 Гц и 2000 Гц.
По этой причине точное тестирование NRC имеет решающее значение для поддержания разборчивости речи, комфортных общих сред и обеспечения конфиденциальности речи как для сотрудников, так и для клиентов.
ХарактеристикиNRC часто варьируются от продукта к продукту, даже в пределах одного и того же пространства, если они установлены по-разному.Важно понимать, как измеряется производительность и что может на нее повлиять, чтобы принять наиболее обоснованное решение о покупке. Методы тестирования материалов различаются, поэтому унифицированные измерения NRC для разных типов продуктов часто могут быть сложными для сравнения.
Как тестируются акустические продукты?
Medical Mutual в Кливленде, штат Огайо, включает акустические экраны SoftGrid® Switch-Duo от Arktura. Фото Кристиана Филлипса
Чтобы получить рейтинг NRC, акустические продукты тестируются в реверберационной камере: эхо-комнате, построенной из материала с высокой отражающей способностью.Воспроизводится звук, и для каждой частоты измеряется время, необходимое продукту для снижения уровня шума на постоянный уровень децибел. Это сравнивается с контрольным испытанием того же измерения без поглощающего продукта в помещении, чтобы получить как снижение для каждой частоты, так и среднее значение, рассчитанное как NRC.
В тесте используется ряд типичных типов установки продукта, большинство из которых требует постоянной площади продукта. В соответствии с требованиями теста существует значительная гибкость в настройке продукта, чтобы иметь возможность тестировать широкий спектр систем при их типичных методах установки.Тем не менее, некоторые из инновационных категорий продуктов из ПЭТ-фетра имеют трудносопоставимые результаты.
Наибольшее влияние на производительность обычно оказывает расстояние, на котором продукт установлен от стены или перекрытия, что потенциально удваивает производительность материала, однако сборки продукта или компоновка в зоне тестирования также могут оказывать серьезное влияние. Разработчики должны убедиться, что настройки тестирования для рейтинга аналогичны тому, как они будут устанавливать продукт, чтобы предотвратить проблемы с вторичной средой.
Акустические испытания — важный, но дорогостоящий и трудоемкий процесс. Некоторые производители могут тестировать только один продукт или одно сырье и рекламировать одни и те же результаты для всей линейки продуктов. На эффективность звукопоглощения влияет множество факторов: способ установки, расстояние установки от подложки, перфорация, открытые края изделия и расположение изделия, и это лишь некоторые из них.
Предоставлено Арктурой
Если вы обнаружите, что многие продукты в каталоге имеют одинаковый или похожий NRC, пришло время немного поближе взглянуть на то, как они были протестированы.Не попадайтесь на эти три уловки.
1. Один рейтинг, чтобы править всеми.
Одна из самых распространенных уловок, которой следует опасаться, — это когда производитель рекламирует характеристики исходного материала вместо акустических характеристик продукта.
2. Предназначен для введения в заблуждение.
Как и в случае с первым приемом, производитель может протестировать только один продукт, а затем оценить его характеристики для всех других продуктов в своей линейке, независимо от шаблона, компоновки или дизайна. Один из примеров можно увидеть с перфорированными панелями.Решения для перфорированных панелей и абсорбирующих материалов неодинаковы. Легко предположить, что панели с разным рисунком перфорации могут иметь схожие характеристики, но панели с разным рисунком могут иметь разницу до 0,40 NRC. Даже если процент открытости одинаков, звуковые волны ведут себя по-разному в зависимости от используемых рисунков или форм перфорации.
3. Дайте мне немного места!
Есть два отличных способа повысить эффективность акустических поглотителей. Во-первых, необходимо добавить воздушное пространство за изделием, установив его на расстоянии нескольких дюймов от стены или потолка.Во-вторых, слегка разделить продукты, чтобы звук мог поглощаться сторонами материала, которые в противном случае могли бы быть закрыты. Эти два метода потенциально могут удвоить характеристики поглотителя, особенно на низких частотах. Надеюсь, вы сможете использовать эти методы в своей установке, потому что вы можете обнаружить, что многие производители также использовали их для повышения заявленных характеристик своих продуктов, помимо того, что является разумным или рекламируемым методом установки.
Как определить неточности NRC
Подробное изображение установленной потолочной системы в лаборатории исследований и разработки продуктов в Южной Калифорнии. Фото предоставлено Арктурой
Когда вы просматриваете список продуктов, вы можете заметить, что каждому продукту в коллекции компании неожиданно может быть присвоен один и тот же рейтинг NRC независимо от его размера, дизайна, конфигурации перегородки, прорезей, вырезов или метода установки. В этом случае единообразие результатов служит предупредительным признаком того, что вы, возможно, не получаете ожидаемого рейтинга NRC, и может потребоваться дополнительная оценка.
Площадь поверхности и метод монтажа также влияют на рейтинг, что затрудняет понимание того, насколько хорошо продукт будет работать в определенных условиях, если указаны только рейтинги сырья. Настройки тестирования NRC могут сильно различаться, и для разных сценариев приложений требуются разные методы тестирования. В результате TRUE NRC™ разработан с учетом реальных условий.
Почему рейтинги NRC имеют значение
Вы хотите быть уверены, что акустические звукопоглощающие изделия работают так, как нужно и как ожидается.Материалы должны выполнять требуемые указанные потребности. Например, вы преображаете рабочую среду и внедряете конструктивные факторы для повышения общей безопасности, хорошего самочувствия и комфорта за счет уменьшения эха в конференц-залах или создания более тихой учебной среды.
Предположим, вы выбрали материал из-за его внешнего вида, но оценка NRC ненадежна. В этом случае важно рассмотреть альтернативы, которые лучше удовлетворят ваши акустические потребности.
Что ты умеешь делать?
Инновационное здание Медицинских наук Университета Аризоны в Тусконе, штат Аризона, отличается акустическим потолком и стенами, изготовленными по индивидуальному заказу, из SoftFold.Фото Эда Таубе
Надеюсь, вы начали понимать процесс расчета и предостережения относительно рейтингов NRC и того, как это может повлиять на ваше пространство. Это понимание должно дать вам возможность эффективно работать со спецификациями и быть уверенным в том, что ваша спецификация будет работать должным образом. Рейтинг NRC может помочь вам выбрать правильный материал для вашей работы, но только в том случае, если он является точным и достоверным рейтингом. Есть три вещи, которые следует учитывать, когда вы принимаете решение о покупке.
Во-первых, спросите о рейтинге NRC нескольких продуктов, которые вас интересуют.Рейтинг должен отличаться от продукта к продукту. Если это не так, то считайте это предупредительным знаком.
Во-вторых, спросите, как планируемая установка может изменить рейтинги, и обсудите ваши потребности с производителем. Они должны проконсультировать вас о том, как NRC может меняться в зависимости от вашей установки, и дать персональные рекомендации.
В-третьих, запросите отчет о лабораторных испытаниях, чтобы понять, как продукт был установлен, и чтобы убедиться, что результаты соответствуют дизайну и размеру, который вы рассматриваете.
Наконец, если вы чувствуете, что не получаете информации, необходимой для принятия этого сложного решения. Вы всегда можете запросить или принять участие в стороннем тестировании или поработать со специалистом по акустике, чтобы лучше понять правду о NRC.
Верь в правду
True NRC родился благодаря приверженности Arktura прозрачности и образованию и служит залогом предоставления нашим клиентам точных и надежных оценок. Мы учитываем все соображения и способы установки, чтобы обеспечить рейтинг True NRC, который точно отражает акустические характеристики наших продуктов.
Вы можете быть уверены, что использование надлежащих методов тестирования для оценки вашего проекта будет отражать реальные и точные условия после установки в вашем помещении.
Я надеюсь, что, поделившись этой информацией, вы теперь знаете, чего ожидать при подходе к каждой спецификации ваших проектов. Задавая вопросы, запрашивая рейтинг NRC для нескольких продуктов для сравнения и устанавливая четкие ожидания в начале проекта, вы гарантируете, что ваш рейтинг NRC основан на реальности.
Эта статья не предназначена для того, чтобы показать, что True NRC — единственный способ узнать точность NRC, но мы надеемся, что диаграммы и предупредительные знаки помогут вам и вашим командам понять, как просеять шум NRC.Как директор по разработке продуктов в Arktura, я хочу помочь архитекторам и дизайнерам решать проблемы акустического дизайна, предоставляя четкое представление о бесшовных и передовых технологиях наших систем, представляя истинные результаты испытаний NRC, основанные на реальных данных. условия.
Если вас беспокоит точность NRC и то, как она может повлиять на ваш проект, мы всегда рады помочь не только в достижении вашего дизайнерского замысла, но также в достижении конкретных потребностей вашего помещения для улучшения акустики и создания основы для необходимого шумоподавления. это соответствует предполагаемому рейтингу NRC и, как следствие, повышает общее качество жизни, работы, хорошего самочувствия и производительности для тех, кто обитает в любом ослабленном пространстве.
Контроль шума на рабочем месте – Охрана труда и техника безопасности
Три основных метода: контроль шума на рабочем месте
Управление шумовым воздействием является сложной задачей с точки зрения точной оценки уровней звука, выявления и ранжирования доминирующих источников шума и поиска эффективных решений по контролю.
- Роб Стивенс
- 2 декабря 2019 г.
Потеря слуха, вызванная шумом, является распространенной производственной травмой на современном промышленном предприятии.Работодатели должны контролировать воздействие шума на рабочем месте. Это сложно с точки зрения точной оценки уровней звука и воздействия шума на рабочем месте, выявления и ранжирования доминирующих источников шума, которые необходимо уменьшить, а также поиска практичных, эффективных и доступных решений по контролю шума.
Многие аспекты акустики и борьбы с шумом противоречат здравому смыслу, и существует множество мифов и дезинформации, загромождающих общепринятые знания о шуме. Но есть «удобная правда», которую мы можем использовать, чтобы преодолеть путаницу.Проще говоря, на самом деле существует всего несколько способов уменьшить шум в помещении. Все меры по контролю шума на рабочем месте на самом деле являются просто вариациями трех основных методов, а именно:
1. Уменьшить количество звука, производимого данным процессом, операцией или действием.
2. Блокировать или сдерживать и рассеивать звук.
3. Уменьшите чрезмерную реверберацию в помещении.
Вот и все.Три варианта. Небольшое пояснение прояснит это.
Некоторые важные основы акустики
Причина, по которой все меры по контролю внутреннего шума подпадают всего лишь под три широкие категории, проистекает из основного факта акустики, заключающегося в том, что существует всего четыре основных фактора, определяющих уровень звука в заданном месте внутри помещения: уровни звукового излучения источников звука в номер; любые физические меры, которые могут препятствовать или рассеивать звук при его распространении от источников к интересующим местам; расстояния от источников до интересующих мест; и количество реверберации.(Реверберация — это тенденция звука задерживаться, и она возникает в результате того, что звук отражается внутри замкнутого пространства, отражаясь и переотражаясь от многих поверхностей комнаты. Чрезмерная реверберация в комнате увеличивает уровень шума, позволяя звук накапливается кумулятивным образом.)
Эта статья впервые появилась в выпуске журнала Occupational Health & Safety за ноябрь/декабрь 2019 года.
Данные о производительности | Ауралекс Акустика
Таблица основных данных всех продуктов
Данные акустических испытаний
2-дюймовый ProPanel ASTM C-423 Отчет об испытаниях крепления
Отчет об испытаниях углового монтажа ProPanel ASTM C-423 2 дюйма
2-дюймовый ProPanel + DST LENRD ASTM C-423 Отчет об испытаниях углового монтажа
1-дюймовые клинья Studiofoam Отчет об испытаниях ASTM C-423
2-дюймовые клинья Studiofoam Отчет об испытаниях ASTM C-423
3-дюймовые клинья Studiofoam Отчет об испытаниях ASTM C-423
4-дюймовые клинья Studiofoam Отчет об испытаниях ASTM C-423
2-дюймовая пирамида Studiofoam ASTM C-423 Отчет об испытаниях
4-дюймовые пирамиды Studiofoam Отчет об испытаниях ASTM C-423
2-дюймовый Studiofoam Metro Отчет об испытаниях ASTM C-423
4-дюймовый Studiofoam Metro ASTM C-423 Отчет об испытаниях
Отчет об испытаниях ASTM C-423 2″ Studiofoam Wedgies
1-дюймовый отчет об испытаниях SonoLite ASTM C-423
2-дюймовый отчет об испытаниях SonoMatt ASTM C-423
Солнечные лучи (мужской) Отчет об испытаниях ASTM C-423
Солнечные лучи (женщина) Отчет об испытаниях ASTM C-423
Басовые ловушки LENRD (крепление A) Отчет об испытаниях ASTM C-423
Басовые ловушки LENRD (J-крепление) Отчет об испытаниях ASTM C-423
Venus 12-дюймовая басовая ловушка ASTM C-423 Отчет об испытаниях
Deep6 RAL ASTM 423 Отчет об испытаниях крепления
Deep6 RAL ASTM 423 F Отчет об испытаниях крепления
Deep6 RAL ASTM 423 Отчет об испытаниях крепления J
DST 112 ASTM C423 Отчет об испытаниях
DST 114 ASTM C423 Отчет об испытаниях
MAX-Wall Wedge-Cut ASTM C423
SheetBlok ASTM E90-09 Отчет об испытаниях на звукопоглощение
Отчет об испытаниях SonoColumns ASTM C423
Отчет об испытаниях SonoFlat ASTM C423
Отчет об испытаниях басовой ловушки SonoLite ASTM C423
Studio6 (A Mount) Отчет об испытаниях ASTM C-423
Studio6 (крепление J) ASTM C-423 Отчет об испытаниях
Потолочные плиты T-Coustic ASTM C423 Отчет об испытаниях
Панели VersaTile ASTM C423 Отчет об испытаниях
Отчет об испытаниях WaveCave™ Royale™ ASTM C423
Данные испытаний Master Bass Trap
Сравнительное тестирование басовой ловушки с креплением A (настенное крепление)
Сравнительное тестирование басовой ловушки с J-образным креплением (угловое крепление)
Раздел 9 Технические характеристики
Баннеры-дефлекторы
Пропанели
SonoFiber
Таблица данных NRC
Вы можете судить о поглощающей способности пены, изучая ее NRC (коэффициент шумоподавления), одно среднее значение абсорбции пены в том диапазоне, который давно определен как наиболее важный.Утвержденный федеральным законодательством тест (ASTM C423) стандартизирован для охвата частот от 125 Гц до 4000 Гц, но при расчете NRC используются только коэффициенты от 250 Гц до 2000 Гц, чтобы уменьшить вероятность ошибок тестирования.
Все наши изделия из пенопласта тестируются в независимой беспристрастной акустической лаборатории – старейшей и самой надежной лаборатории в стране. Мы настаиваем на использовании только самого лучшего испытательного оборудования, потому что считаем, что наши клиенты заслуживают максимально точной информации о коэффициенте поглощения.
| 125 Гц | 250 Гц | 500 Гц | 1 кГц | 2 кГц | 4 кГц | НРК | |
| Клинья Studiofoam 1 дюйм | 0,10 | 0,13 | 0,30 | 0,68 | 0,94 | 1.00 | 0,50 |
| Клинья Studiofoam 2 дюйма | 0,11 | 0,30 | 0,91 | 1,05 | 0,99 | 1,00 | 0,80 |
| Клинья Studiofoam 3 дюйма | 0,23 | 0,49 | 1,06 | 1,04 | 0,96 | 1,05 | 0,90 |
| Клинья Studiofoam 4 дюйма | 0.31 | 0,85 | 1,25 | 1,14 | 1,06 | 1,09 | 1.10 |
| Пирамиды Studiofoam 2 дюйма | 0,13 | 0,27 | 0,62 | 0,92 | 1,02 | 1,02 | 0,70 |
| 4-дюймовые пирамиды Studiofoam | 0,27 | 0.50 | 1,01 | 1,13 | 1.11 | 1,12 | 0,95 |
| 2 дюйма Studiofoam Metro | 0,13 | 0,23 | 0,68 | 0,93 | 0,91 | 0,89 | 0,70 |
| 2 дюйма SonoMatt | 0,13 | 0,27 | 0,62 | 0.92 | 1,02 | 1,02 | 1,05 |
| 2-дюймовые танкетки Studiofoam | 0,15 | 0,21 | 0,70 | 0,99 | 1,05 | 1,05 | 0,75 |
| 2″ DST-114/244 | 0,16 | 0,29 | 0,57 | 0,75 | 0,90 | 1.00 | 0,65 |
| Стеновые панели MAX | 0,81 | 1,02 | 1,06 | 1,05 | 1,02 | 1,02 | 1,05 |
| Басовые ловушки VENUS | 1,63 | 1,34 | 1,29 | 1,26 | 1,25 | 1,20 | 1,30 |
| Басовые ловушки LENRD | 1.30 | 1,55 | 1,53 | 1,48 | 1,48 | 1,51 | 1,50 |
| 2″ SonoFlat | 0,27 | 0,60 | 1,17 | 1,06 | 1,02 | 1,02 | 0,95 |
| Самцы Sunburst | 1,08 | 1,23 | 1.14 | 1,07 | 1,05 | 1,08 | 1.10 |
| Санберст Самки | 0,65 | 1,02 | 1,00 | 1,08 | 1,05 | 1,08 | 1,05 |
Таблица данных STC
STC (Класс передачи звука) — это числовая оценка того, насколько эффективно материал блокирует передачу звука через себя.Этот рейтинг обычно применяется к твердым материалам, таким как прорезиненные звукоизоляционные барьеры, бетон, кирпич и гипсокартон, но также в гораздо меньшей степени применим к более мягким материалам, таким как минеральное волокно (хотя сам по себе он не тестировался; он тестировался как часть стеновой системы для убедиться в его эффективности). Практически каждый материал отфильтровывает часть звука, проходящего через него, но плотные материалы справляются с этим намного лучше, чем губчатые материалы.
| Центральная частота | Потери передачи |
| 125 Гц | 17 |
| 250 Гц | 17 |
| 500 Гц | 22 |
| 1000 Гц | 27 |
| 2000 Гц | 32 |
| 4000 Гц | 38 |
| Общий STC = 27 | |
Диффузоры равномерно распространяют звук по всей полусфере перед собой в обоих направлениях.Чем более плавная дуга, тем лучше, потому что отклонения от плавной дуги указывают на изменение объема. Цель диффузии состоит в равномерном перераспределении звука средних и высоких частот в пространстве, а не в его поглощении, поэтому вам нужен диффузор, дуги которого на разных частотах: (а) очень гладкие и (б) все показывают в основном одно и то же. форма, указывающая на то, что устройство обеспечивает равномерную диффузию на всех частотах.
Данные испытаний на диффузию для GeoFusor и T’Fusor
границ | Акустический глушитель из метаматериала с эффектом медленной волны для подавления шума преобразовательной станции постоянного тока высокого напряжения
1 Введение
В энергосистеме преобразовательная станция постоянного тока высокого напряжения (HVDC) является важным оборудованием для преобразования энергии.Его основная функция заключается в преобразовании переменного тока высокого напряжения в постоянный ток или наоборот. Преобразовательная станция HVDC в основном включает в себя трансформаторы, реакторы, тиристоры, боковые фильтры переменного и постоянного тока и охлаждающее оборудование. С повышением уровня жизни людей проблема шума в преобразовательных станциях HVDC привлекает все больше и больше внимания. Согласно предыдущим исследованиям, основной шум в преобразовательной станции HVDC находится в диапазоне низких и средних частот, что может нанести серьезный вред персоналу, подвергающемуся воздействию этой среды (Li et al., 2016; Чжу и др., 2017; Ван и др., 2020). Обычно используемые методы шумоподавления в основном заключаются в изменении конструкции основного оборудования, традиционных звуковых барьеров и технологий активного шумоподавления. Глушитель также является широко используемым средством снижения шума. Это может позволить воздушному потоку достичь цели рассеивания тепла и предотвратить дальнейшее распространение шума, что может лучше решить проблемы шума и рассеивания тепла HVDC.
Характеристики звукопоглощения традиционных рассеивающих глушителей (таких как пористые материалы) тесно связаны с их толщиной, а эффективность их вентиляции невысока.В то время как реактивные глушители (например, расширительные камеры) часто больше, хотя они имеют лучшую эффективность вентиляции (Morse and Ingard, 1968; Munjal, 1987; Yang and Sheng, 2017). В последние годы появление акустических метаматериалов позволило лучше решить проблему шума HVDC. Конструкция глушителей из метаматериала проста и легка. Более того, они могут обеспечить квазиидеальное звукопоглощение низких частот и широкополосных частот при субволновом размере по сравнению с традиционными глушителями.Кроме того, они имеют лучшую эффективность вентиляции. Хуанг и др. предложил барабанный глушитель с мембранной структурой, в котором используется натянутая диафрагма для формирования отражения звука за счет соединения гибкой стенки и звуковых волн (Huang, 2002). Ван и др. предложил композитный глушитель с эластичной пластиной, сочетающий звукопоглощающие материалы и эластичные пластины (Wang et al., 2007; Wang and Huang, 2007). Ли и др. разработал широкополосный двухслойный микроперфорированный вентиляционный глушитель, коэффициент звукопоглощения которого может достигать более 0.5 в диапазоне средних частот (850–1000 Гц) на основе 70% эффективности вентиляции (Li et al., 2018). Кумар и др. предложил звукопоглощающий глушитель с перфорированной горловиной и вентилируемой полостью, обеспечивающий коэффициент звукопоглощения 0,96 (1000 Гц) при 45% площади отверстия (Kumar et al., 2020). Кумар и Ли разработали широкополосный вентилируемый звукопоглощающий глушитель с использованием шести изогнутых каналов (Кумар и Ли, 2020). Ченг и др. предложил резонатор Ми, образованный восемью симметричными спиральными полостями, для достижения снижения шума «медленной скорости звука».(Чэн и др., 2015). Разе и др. ввел в акустику концепцию резонанса Фано и предложил глушитель со спиральной вентиляцией (Raze et al., 2019).
В настоящее время в дополнение к традиционным глушителям больше исследуются глушители мембранного типа и глушители из метаматериала. Однако глушители мембранного типа сталкиваются с проблемами в плане установки и долговечности. Напротив, глушители из метаматериала в основном полагаются на звукопоглощение и отражение звука для достижения узкополосного идеального поглощения или широкополосного низкого коэффициента звукопоглощения.Кроме того, большинство глушителей не изучали баланс между акустическими и вентиляционными характеристиками, что делает эти конструкции непригодными для использования в некоторых сценах, требующих вентиляции и отвода тепла. Поэтому для решения проблемы шума HVDC срочно необходим глушитель с широкой полосой частот, высоким коэффициентом поглощения и хорошей эффективностью вентиляции.
В этой работе, направленной на решение проблемы шума HVDC, мы разрабатываем глушитель из метаматериала на основе акустического эффекта медленной волны. Глушитель состоит из нескольких массивов резонаторов Фабри-Перо (Ф-П), которые могут обеспечить широкополосное квазиидеальное поглощение звуковых волн в средних и низких частотах и обеспечить определенную вентиляционную способность.В то же время, по сравнению с традиционными двусторонними открытыми глушителями, глушитель из метаматериала нарушает ограничение коэффициента звукопоглощения менее 0,5. Это может лучше решить проблему шума и проблему рассеивания тепла HVDC.
Оставшаяся часть этого документа структурирована следующим образом: Раздел 2 описывает конструкцию глушителя из метаматериала и теорию; Раздел 3 и раздел 4 соответственно проверяют характеристики звукопоглощения глушителя и анализируют механизм снижения шума; исследование завершается заключительными замечаниями в разделе 5.
2 Структура и теория
Большинство существующих глушителей можно использовать для теоретического анализа их акустического отклика с помощью одномерной двухпортовой модели акустического волновода (Merkel et al., 2015). Этот тип системы в основном основан на структуре поглощения акустических волн, размещенной на краю воздуховода для рассеивания энергии скользящей звуковой волны. Эту модель можно упростить как точечно-симметричную рассеивающую структуру, а все коэффициенты звукопоглощения меньше 0.5. Согласно исследованию Меркель, если мы можем отрегулировать размер, чтобы сделать коэффициент передачи и коэффициент отражения на целевой частоте равным 0,5, коэффициент звукопоглощения можно установить равным 1. Учитывая, что многие параметры влияют на коэффициент передачи и коэффициент отражения резонатора Гельмгольца регулировка более сложная, поэтому мы выбрали резонатор F-P в качестве базовой конструкции для проектирования глушителя из метаматериала. Поскольку характеристики звукопоглощения резонатора FP связаны только с длиной стороны поперечного сечения, а резонансная частота связана только с длиной резонатора, что удобнее контролировать (Се и Ван, 2021).
На рис. 1 показаны внешняя и внутренняя конкретные конструкции спроектированного глушителя из метаматериала. На рис. 1А показаны внешние размеры глушителя. Длина W, ширина L и высота глушителя равны 100 мм. На рис. 1В показаны внутренние детали глушителя. Весь глушитель разделен на десять блоков, последовательно расположенных по оси x. Вентиляционные отверстия расположены в центре конструкции. Каждый блок состоит из четырех одинаковых скрученных трубок F-P. Длины сторон поперечного сечения трубы F-P равны p и qi.И длина привет. Толщина t перегородки между блоками 1 мм. Толщина блока a равна p+2t, а длина стороны вентиляционного отверстия равна wi. Здесь нижний индекс i представляет номер устройства.
РИСУНОК 1 . (A) Внешняя принципиальная схема глушителя из метаматериала; (B) Внутреннее схематическое изображение глушителя из метаматериала.
Размерные параметры каждой единицы приведены в таблице 1.
ТАБЛИЦА 1 .Габаритные размеры каждой единицы.
Чтобы вывести теоретическую модель глушителя, мы упростим рис. 1, представив его в разрезе 1/2 плоскости x-y глушителя на рис. 2. Для облегчения визуального отображения разницы высот труб F-P. каждой единицы, мы заменяем змеевиковые трубы длинными прямыми трубами. Видно, что размер поперечного сечения и длина четырех трубок Ф-П одного и того же блока одинаковы. Длина h трубок Ф-П каждого блока изменяется постепенно, от 94 мм (i=1) до 140 мм (i=10) равномерно.
РИСУНОК 2 . Разрез 1/2 глушителя в плоскости x-y.
Далее мы используем метод матрицы переноса для получения теоретической модели глушителя. Определим звуковое давление звуковой волны как p, а нормированную скорость звука в горизонтальном направлении как vx. Предполагая, что в волноводе есть только плоские волны, согласно непрерывным граничным условиям звукового давления и скорости, мы можем получить,
[pvx]x=0=T[pvx]x=L=[T11T12T21T22][pvx]x =L,, где T — передаточная матрица системы.T может быть получен из матрицы переноса N центральных сквозных отверстий разного размера и трубок FP, намотанных вокруг. Как показано в следующей формуле,
T=MΔd[i]∏i=1i=10Md[i]MFP[i]MΔd[i+1],, где Md[i] — передаточная матрица центрального сквозного отверстия i-го блока, MFP[i] — передаточная матрица трубок Ф-П i-го блока, MΔd[i] — модифицированный элемент передаточной матрицы центрального сквозного отверстия i-го блока с учетом радиационного воздействия .
Из-за малой площади поперечного сечения центрального сквозного отверстия и трубы Ф-П следует учитывать вязко-термические потери.Итак, введем эквивалентный комплексный индекс. Среда – воздух с массовой плотностью ρ0=1,213 кг/м3, скоростью звука c0=343 м/с, атмосферным давлением P0=101 325 Па, динамической вязкостью η=1,79×10−5 кг/(м⋅с), удельной теплоемкостью коэффициент γ=1,4, число Прандтля Pr=0,7167. Эквивалентная комплексная плотность ρd[i] и эквивалентный объемный модуль κd[i] воздуха в центральном сквозном отверстии могут быть выражены как (Jimenez et al., 2017),
ρd[i]=ρ0[1−tanh(ωi2Gρ) ?Далее можно получить передаточную матрицу центрального сквозного отверстия i-го агрегата Md[i],
Md[i]=[cos(kd[i]ai2)iZd[i]sin(kd[ i]ai2)iZd[i]sin(kd[i]ai2)cos(kd[i]ai2)],, где kd[i] — эквивалентное комплексное волновое число центрального сквозного отверстия i-го блока, Zd[i]=κd[i]ρd[i]/Sd[i] – нормированный эквивалентный импеданс центрального сквозного отверстия i-го блока, Sd[i]=wd[i]×wd[i] – площадь поперечного сечения центрального сквозного отверстия i-го блока.
В соответствии с существующим выражением для тепловой вязкости эквивалентная комплексная плотность ρd[i] и эквивалентный объемный модуль κd[i] трубы F-P i-го блока могут быть выражены как (Jimenez et al., 2017),
ρFP[i]=−ρ0p2qi24Gρ2∑m∈N∑n∈N[αm2βn2(αm2+βn2−Gρ2)]−1,κFP[i]=κ0γ+4(γ−1)Gk2p2qi2∑m∈ N∑n∈N[αm2βn2(αm2+βn2−Gk2)]−1,, где αm=2(m+1/2)π/p, βn=2(n+1/2)π/qi.
Аналогично, передаточная матрица трубы F-P i-го блока MFP[i] равна
Из-за резкого изменения площади между блоком 10 и трубой нам также необходимо учитывать ошибку, вызванную излучением звуковой волны из волновода в свободное пространство. Поправочный член эквивалентной длины может быть выражен как (Jimenez et al., 2017),
Δld[N]=σωN∑m=1Nsin2(mπσ)(mπσ)3,, где σ=wiW. Тогда импеданс излучения ZΔd[N] между центральным сквозным отверстием блока 10 и свободным пространством можно выразить как:
ZΔd[N]=−iωΔld[N]ρ0σ/W2.Из-за разного размера площади поперечного сечения центральных сквозных отверстий между разными блоками в этой области имеются разрывы. Поэтому необходимо также ввести поправочный член для коррекции члена излучения звуковой волны. Длина радиационной коррекции от блока 1 до блока 9 может быть выражена как:
Δld[i]=0.82[1−1,35ωiωi−1+0,31(ωiωi−1)3]ωi.Таким образом, мы можем получить импеданс радиационной коррекции каждого блока ZΔd[i], затем можно получить передаточную матрицу центральной сквозной радиационной коррекции i-го блока MΔd[i].
ZΔd[i]=−iωΔld[i]ρ0σi/wi2,После получения Md[i], MFP[i] и MΔd[i] легко получить передаточную матрицу системы, а затем эквивалентное волновое число системы ke, можно рассчитать эквивалентное сопротивление Ze, эквивалентную скорость звука ce, коэффициент передачи звуковой энергии T, коэффициент отражения R и коэффициент звукопоглощения A.
T=|T11+T12Z0+(T21+T22)Z0|2R=|T11+T12/Z0−T21Z0−T22T11+T12/Z0+T21Z0+T22|2, где импеданс воздуха в свободном пространстве Z0=ρ0c0.
3 Моделирование и эксперимент
Для анализа акустических характеристик предлагаемого глушителя из метаматериала для проверки использовались теоретическая модель, модель численного моделирования и эксперименты.
Теоретическая модель создана в MATLAB. Коэффициент отражения и коэффициент передачи звуковой энергии могут быть выражены матрицей передачи системы, а затем может быть выражен коэффициент звукопоглощения.
Численная имитационная модель была создана с использованием коммерческого программного обеспечения для конечных элементов COMSOL Multiphysics 5.4. Были приняты акустический модуль давления и термоакустический модуль. Имитационная модель методом конечных элементов состоит из воздушной области воздуховода вверх по потоку, области воздуха глушителя из метаматериала и области воздуха воздуховода ниже по потоку. Акустические модули давления использовались в воздушной области перед воздуховодом, в воздушной области воздуховода ниже по потоку и в среднем сквозном отверстии глушителя из метаматериала.Термоакустический модуль использовался в воздушной области спиральной трубы Ф-П. Границы воздушной области рассматривались как акустически жесткие границы, а на стенки трубы Ф-П наносились сетки пограничного слоя из пяти слоев. Падающая звуковая волна представляла собой плоскую волну с единичной амплитудой, падающую на вертикальный глушитель из метаматериала. Когда звуковые волны распространяются на структуру глушителя, часть отражается, часть поглощается и рассеивается в трубке FP, а часть передается от глушителя в выходной канал.После выражения коэффициента отражения и коэффициента передачи можно получить коэффициент звукопоглощения глушителя. Кроме того, поскольку термоакустическое моделирование имеет больше степеней свободы и ограничено аппаратными средствами компьютера, спиральная трубка FP эквивалентна длинной прямой трубке FP.
В ходе экспериментального исследования глушитель из метаматериала был установлен в систему квадратной импедансной трубки с размером поперечного сечения 100 мм × 100 мм. Верхний предел частоты составляет 1700 Гц.Мы установили глушитель между верхней и нижней трубками стоячей волны, а конец выходной трубки стоячей волны был заполнен губкой. Коэффициент звукопоглощения измеряли стандартным методом передаточной функции. Экспериментальный образец глушителя из метаматериала показан на рис. 3. Материалом глушителя является смола PLA, а его плотность, модуль упругости и коэффициент Пуассона составляют 1160 кг/м3, 2,37 ГПа и 0,41 соответственно. Скорость звуковых волн, распространяющихся в нем, составляет 2230 м/с.Поскольку акустическое сопротивление звуковых волн, распространяющихся в твердых конструкциях, намного больше, чем в воздухе, глушитель можно рассматривать как акустически жесткую границу. Даже если толщина его стенки всего 1 мм, он достаточно «жесткий» по сравнению с воздухом.
РИСУНОК 3 . Экспериментальный образец глушителя из метаматериала.
Кривые коэффициента звукопоглощения образца, полученные с помощью теоретической, численной и экспериментальной моделей, показаны на рис. 4.
РИСУНОК 4 .Сравнение теоретических, расчетных и экспериментальных кривых коэффициента звукопоглощения образца.
Красная пунктирная линия на рисунке — это результат, полученный из теоретической модели. Черная сплошная линия — это результат, полученный с помощью численной имитацион- ной модели. Последняя синяя линия круга — это результат, полученный в результате экспериментальных измерений. Теоретические результаты и результаты моделирования показывают, что коэффициент звукопоглощения в основном сохраняется выше 0,9 в полосе частот 600–900 Гц.Кроме того, кривая коэффициента звукопоглощения имеет девять пиков звукопоглощения. Между двумя соседними пиками звукопоглощения появляется впадина коэффициента звукопоглощения. Однако за счет разумной регулировки размера между блоками глушителя значение впадины также в основном выше 0,8. В сочетании с экспериментальными кривыми общий тренд, амплитуда и положение критической частоты трех кривых в основном одинаковы, поэтому можно считать, что аналитические решения, значения моделирования и экспериментальные значения в основном совпадают.Между экспериментальным значением коэффициента звукопоглощения в отдельных полосах частот (500–550 Гц, 700–750 Гц) и модельным значением имеется определенное отличие, а максимальное значение погрешности не превышает 0,2.
Экспериментальная ошибка в основном связана с тем, что точность 3D-печати недостаточно высока (±0,1 мм). Более того, экспериментальные граничные условия трудно обеспечить такими же, как идеальные условия при моделировании. Кроме того, поскольку боковая длина канала в самодельной импедансной трубке фиксирована и составляет 100 мм, размер образца немного меньше 100 мм, и имеется определенная акустическая утечка.Основываясь на вышеуказанных факторах, кривая коэффициента звукопоглощения глушителя, полученная в результате эксперимента, ниже, чем идеальное состояние бесшумной утечки в теории и моделировании.
После проверки акустических характеристик вышеупомянутого глушителя из метаматериала мы можем использовать эту конструкцию для снижения шума от источника шума преобразовательной станции HVDC. Учитывая, что главный трансформатор и высоковольтный реактор являются основными источниками шума, мы можем использовать множество разработанных глушителей из метаматериала, чтобы сформировать стену, окружающую их, чтобы уменьшить шум.Конечно, мы можем применить его и к другим местам, где шум заметен.
4 Анализ и обсуждение
Для дальнейшего анализа механизма глушителя сначала нарисуйте кривую внутренней эквивалентной скорости звука глушителя, как показано на рисунке 5. В полосе частот 500–950 Гц внутренний эквивалентный звук скорость глушителя намного меньше скорости звука в свободном пространстве, равной 343 м/с, и внутри глушителя формируется эквивалентная «медленная волна». Эта «медленная волна» возникает из-за того, что центральное отверстие глушителя может быть эквивалентно щели.Щель окружена множеством периферийных массивов труб ФП, и распространение звуковых волн в каждой щели сильно дисперсионное. Запрещенная зона резонансной частоты резонансной структуры непрерывно накапливается и достигает фазовой скорости, близкой к нулю, выше максимальной резонансной частоты. Кроме того, из-за наличия эффекта замедления внутри глушителя значительно снижается отношение λ/L, что резко уменьшает длину трубки Ф-П, необходимую для достижения резонансной частоты.Следовательно, этот глушитель проявляет эффект субволнового резонатора.
РИСУНОК 5 . Кривая внутренней эквивалентной скорости звука глушителя.
Чтобы более интуитивно исследовать причины медленных волн, были проанализированы поля давления и скорости глушителя, и результаты показаны на рисунке 6. На рисунке показана диаграмма облака скорости давления глушителя при f = 656 Гц. , то есть когда блок 7 достигает резонанса. Можно видеть, что, поскольку звуковые волны впускного узла 7 и выпускного узла 8 находятся в противофазе, они интерферируют в центральном сквозном отверстии и компенсируют друг друга.Большая часть звуковых волн больше не распространяется вниз по потоку, что приводит к уменьшению эквивалентной фазовой скорости звуковых волн. Таким же образом, на резонансной частоте других устройств, резонансное устройство и соседние устройства также будут интерферировать со звуковыми волнами, что приведет к эффекту «медленной волны» в относительно широкой полосе частот.
РИСУНОК 6 . График давления/скорости в глушителе при частоте f = 656 Гц.
В соответствии с разработанной в настоящее время конструкцией блок с наименьшей длиной стороны среднего сквозного отверстия – это блок 10, а его длина стороны составляет 35 мм, поэтому их всего 12.25% площади вентиляции. Мы пожертвовали площадью вентиляции, чтобы получить более широкую полосу звукопоглощения и более высокий коэффициент звукопоглощения в конструкции. Если отказаться от блока 10 (пожертвовать пиком на низкой частоте), то минимальная длина стороны среднего сквозного отверстия станет 50 мм. Площадь вентиляции становится 25%. Кроме того, если оставшееся пространство глушителя лучше использовать и форма среднего сквозного отверстия оптимизирована, эффективность вентиляции может быть дополнительно улучшена.В этой статье мы обеспечиваем только определенную производительность вентиляции. Баланс акустических характеристик и вентиляционных характеристик станет одной из наших главных задач в будущем.
5 Заключение
Короче говоря, мы предлагаем и производим глушитель из метаматериала на основе эффекта замедления. Благодаря десяти специально разработанным блокам глушитель преодолевает ограничение, заключающееся в том, что коэффициент звукопоглощения традиционного двустороннего открытого глушителя составляет менее 0,5. Более того, мы реализуем широкополосное квазиидеальное поглощение от 600 до 900 Гц при обеспечении определенной вентиляционной мощности.Мы используем моделирование методом конечных элементов и эксперимент, чтобы проверить характеристики шумоподавления глушителя, и теоретические, симуляционные и экспериментальные результаты хорошо согласуются. Кроме того, с помощью диаграммы внутреннего звукового давления и скорости облака глушителя мы обнаружили, что звуковые волны резонансного блока и соседнего блока находятся в противоположных фазах на резонансной частоте, что приводит к устранению интерференции звуковых волн, достигая целью устранения шума.В то же время это также приводит к уменьшению эквивалентной фазовой скорости акустической волны, в результате чего возникает явление «медленной волны» в относительно широкой полосе частот.
Заявление о доступности данных
Первоначальные материалы, представленные в исследовании, включены в статью/дополнительный материал. Дальнейшие запросы можно направлять соответствующему автору.
Вклад авторов
DY и QJ внесли существенный вклад в концепцию или дизайн работы; BD и YH работали над сбором, анализом или интерпретацией данных; BN и GX написали работу и критически отредактировали ее на предмет важного интеллектуального содержания; JW отвечал за ответы на комментарии рецензентов, последующую работу над выпуском бумаги и определение окончательной версии для публикации.
Финансирование
Эта работа поддерживается Технологическим проектом Государственной электросетевой компании Шэньси (5226KY20001G).
Конфликт интересов
DY, JW, YH, BD и BN работали в Шэньсийском научно-исследовательском институте электроэнергетики State Grid.
Остальные авторы заявляют, что исследование проводилось в отсутствие каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могли бы быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.
Примечания издателя
Все утверждения, изложенные в этой статье, принадлежат исключительно авторам и не обязательно представляют претензии их дочерних организаций, издателя, редакторов и рецензентов.Любой продукт, который может быть оценен в этой статье, или претензии, которые могут быть сделаны его производителем, не гарантируются и не поддерживаются издателем.
Ссылки
Cheng, Y., Zhou, C., Yuan, B.G., Wu, D.J., Wei, Q., и Liu, X.J. (2015). Ультраразреженная метаповерхность для сильного отражения низкочастотного звука на основе искусственных резонансов Ми. Нац. Матер 14 (10), 1013–1019. doi:10.1038/Nmat4393
PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar
Хуан, Л.(2002). Модальный анализ барабанного глушителя. Дж. Акуст. соц. Являюсь. 112 (5 ч. 1), 2014–2025 гг. doi:10.1121/1.1508778
Полный текст CrossRef | Google Scholar
Хименес Н., Ромеро-Гарсия В., Панье В. и Гроби Дж. П. (2017). Квазиидеальное поглощение субволновыми акустическими панелями при передаче с использованием накопления резонансов из-за медленного звука. Физ. Rev. B 95 (1), 014205. doi:10.1103/physrevb.95.014205
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Кумар, С.и Ли, HP (2020). Лабиринтные акустические метаструктуры, обеспечивающие широкополосное звукопоглощение и вентиляцию. Заяв. физ. лат. 116 (13), 134103. doi:10.1063/5.0004520
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Кумар С., Сян Т. и Ли Х. П. (2020). Вентилируемые акустические оконные панели из метаматериала для одновременной защиты от шума и циркуляции воздуха. Заяв. акуст. 159, 107088. doi:10.1016/j.apacoust.2019.107088
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Ли, Дж., Цзи С., Чжу Л., Ву П. и Цао Т. (2016). Вибрационные характеристики фильтрующих конденсаторов, используемых в преобразовательных станциях HVDC. IEEE Trans. Мощность Делив. 31 (5), 2045–2053. doi:10.1109/TPWRD.2015.2483638
Полный текст CrossRef | Google Scholar
Ли Л., Чжэн Б., Чжун Л., Ян Дж., Лян Б. и Цзянь К. (2018). Широкополосный компактный акустический поглотитель с высокоэффективной вентиляцией. Заяв. физ. лат. 113 (10), 103501. doi:10.1063/1.5038184
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Меркель А., Теохарис Г., Ришу О., Ромеро-Гарсия В. и Панье В. (2015). Управление акустическим поглощением при одномерном рассеянии резонансными рассеивателями. Заяв. физ. лат. 107 (24), 244102. doi:10.1063/1.4938121
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Морс П.М. и Ингард К.У. (1968). Теоретическая акустика . КНИЖНАЯ КОМПАНИЯ МАКГРО-ХИЛЛ.
Google Scholar
Мунджал, М. Л. (1987). Акустика воздуховодов и глушителей с приложением к проектированию вытяжных и вентиляционных систем .Хобокен, Нью-Джерси: Wiley Press.
Google Scholar
Рэйз Г., Николайчик Дж., Андерсон С. и Чжан Х. (2019). Сверхоткрытый акустический глушитель из метаматериала на основе интерференции Фано. Физ. Rev. B 99 (2), 024302. doi:10.1103/PhysRevB.99.024302
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Ван, К., и Хуанг, Л. (2007). Анализ механизмов поглощения и отражения в трехмерном пластинчатом глушителе. J. Sound Vibration 313 (3), 510–524.doi:10.1016/j.jsv.2007.12.027
Полный текст CrossRef | Google Scholar
Ван К., Хан Дж. и Хуанг Л. (2007). Оптимизация глушителя с зажимной пластиной. Дж. Акуст. соц. Являюсь. 121 (2), 949–960. doi:10.1121/1.2427126
Полный текст CrossRef | Google Scholar
Ван, Л., Ву, Дж., Вэй, Дж., Чжоу, Х., Гэн, М. и Бай, X. (2020). «Исследование характеристик звукового шума фильтрующих конденсаторов и реакторов в преобразовательных станциях постоянного тока высокого напряжения с использованием технологии массива обработки звуковых сигналов», 5-я Азиатская конференция по энергетике и электротехнике (ACPEE), 2020 г., Чэнду, Китай, июнь 2020 г., 1281–1285.
Полнотекстовая перекрестная ссылка | Google Scholar
Се Г. и Ван Х. (2021 г.). Расчет оптимальных размеров звукопоглотителей Фабри-Перо на основе уравнения потерь. Дж. Заявл. физ. 130 (1), 015111. doi:10.1063/5.0050502
CrossRef Full Text | Google Scholar
Ян, М., и Шэн, П. (2017). Звукопоглощающие конструкции: от пористых сред до акустических метаматериалов. год. Преподобный Матер. Рез. 47, 83–114. doi:10.1146/annurev-matsci-070616-124032
Полный текст CrossRef | Google Scholar
Чжу, Л., Ли Дж., Ши Ю., Рехман Х. и Джи С. (2017). Акустические шумовые характеристики фильтрующих конденсаторов, используемых в преобразовательных станциях HVDC. IEEE Trans. Мощность Делив. 32 (5), 2263–2271. doi:10.1109/tpwrd.2016.2587638
Полный текст CrossRef | Google Scholar
Технологии снижения авиационного шума: обзор
Исследования – (2020) Том 9, Выпуск 1
Моджтаба Садегян * и Мофид Горжи Бандпи* Соответствие: Моджтаба Садегян, Школа машиностроения, Технологический университет имени Бабола Ноширвани, Иран, Тел.: 98911
51, Электронная почта:
Информация об авторе »
Аннотация
В данной статье представлен обзор современных авиационных шумов и технологий по снижению шума, а также оценка уровня готовности технологий.Авиационный шум остается ключевым сдерживающим фактором роста авиаперевозок и остается острой экологической проблемой, требующей перспективных решений. Чтобы решить эту проблему, производители самолетов и государственные учреждения занимаются исследованиями технических и теоретических подходов к концепциям снижения шума, которые следует применять к новым самолетам. В этом обзорном документе обсуждается выбор передовых технологий и их влияние на акустику и шум, а также дается представление о будущих тенденциях и новых направлениях в аэроакустике, необходимых для решения проблем.
Ключевые слова
Шумоподавление; Шум самолета; Технологические тренды; аэроакустика; Распространение звука
Сокращения
ANC: активный шумоподавитель; DLR: Deutsches Luft-Raumfahrt; AWB: Aeroacoustics Wind Tunnel Brauschweig; HLD: Устройство высокого подъема; ДОЖДЬ: Шум планера и установки; HBR: высокий коэффициент байпаса; UHBR: сверхвысокий коэффициент байпаса; DDTF: турбовентилятор с прямым приводом; CRTF: турбовентилятор встречного вращения; GTF: Редукторный турбовентилятор; RESOUND: уменьшение шума от двигателя за счет понимания и нового дизайна; ИЛИ: Открытый ротор
Введение
Подавление шума реактивного двигателя стало одной из наиболее важных областей исследований в связи с правилами аэропортов и требованиями сертификации по шуму самолетов.Дальнейшего снижения авиационного шума будет труднее добиться, и проблема усложнится в связи с ожидаемым увеличением шума из-за увеличения количества полетов воздушных судов. Внедрение инновационных технологических решений, связанных с конструкцией двигателя и формы, привело к снижению уровня шума. Когда самолет начинает летать, он создает трение и турбулентность, которые вызывают звуковые волны. В общем, чем быстрее полет самолета, тем больше будет турбулентность и возникнет трение.Пока используются закрылки и шасси самолета, создается больше шума, потому что создается большее сопротивление. Количество создаваемого шума может быть разным в зависимости от того, как летит самолет.
Устранение авиационных шумов является долгосрочной целью промышленности, университетов и государственных учреждений. Шум, создаваемый планером, является фактором нескольких параметров, влияющих на уровень шума самолета; основной источник шума находится в двигателе. В целом методы снижения шума можно разделить на пассивные и активные методы.Пассивный контроль включает уменьшение излучаемого шума за счет поглощения энергии, в то время как активный метод включает уменьшение мощности источника или манипулирование акустическим полем в воздуховоде для снижения шума.
Имеются значительные источники шума в вентиляторе или компрессоре, турбине и форсунке или выхлопных форсунках. Генерация шума этими компонентами увеличивается с относительной скоростью воздушного потока. Шум выхлопной струи составляет значительную часть шума по сравнению с компрессором или турбиной, поэтому его снижение имеет больший эффект, чем аналогичное снижение вышеописанного.Шум выхлопа струи возникает, когда выбрасывается смесь образующихся газов с турбулентными корпусами, на которые также влияет сдвиговое действие из-за относительной скорости между выхлопной струей и атмосферой.
Турбулентность, возникающая вблизи выхода выхлопных газов, является причиной высокочастотного шума (небольшие вихри) и более в нижней части выхлопа. скорость звука.Уменьшение шума может быть достигнуто за счет увеличения скорости смешивания или уменьшения относительной скорости выпуска в атмосферу. Шум компрессора и турбины обусловлен взаимодействием полей давления и турбулентности для вращающихся и неподвижных лопаток. В реактивном двигателе шум выхлопной струи имеет такой высокий уровень, что шум турбины и компрессора в большинстве рабочих условий незначителен. Однако низкое шасси снижает шум выхлопной струи, а шум компрессора низкого давления и турбины будет увеличен из-за внутренней мощности.
Другим источником шума является камера сгорания, расположенная внутри двигателя. Однако из-за того, что он находится в ядре двигателя, он не имеет доминирующего влияния. Прогресс в технологии шумоподавления, такой как гладкий акустический воздухозаборник и шевроны, сделал эти усовершенствованные двигатели доступными для существующих самолетов и в то же время отвечающим жестким требованиям по шуму. Глядя в будущее, неясно, будет ли процесс повышения производительности в целом продолжаться при снижении расхода топлива и снижении уровня шума.
Обзор литературы
Основная цель настоящего документа состоит в том, чтобы предоставить обзор основных шумов самолетов и теологии по их уменьшению. Особое внимание уделяется эволюции этих технологий, которые широко используются крупными аэрокосмическими научно-исследовательскими учреждениями.
Типы шумов
Шум планера: В начале 1970-х годов были начаты исследования по снижению и прогнозированию шума корпуса. Это исследование было проведено Крайтоном [1].Крайтон определил шум планера как недвигательный шум самолета в полете и включает в себя шум планера. Эмпирические данные, зарегистрированные по авиационному шуму, помогли сформулировать экспериментальный метод прогнозирования шума планера, опубликованный Fink [2]. Шум планера определяется как шум, возникающий в результате движения планера в воздухе. Основными компонентами планера, создающими шум от корпуса, являются механизмы механизации и шасси. В 1970-х годах были проведены некоторые первоначальные исследования шума планера, и в справочных материалах содержится хорошее резюме этой исследовательской работы по шуму корпуса [3,4].В 1980-х годах из-за отсутствия финансирования исследований шума планера технология оставалась на уровне 1970-х годов. В 1990-х годах исследования шума планера снова были продолжены в США, где велись аналитические и экспериментальные работы между НАСА и авиационной промышленностью. Шумовые испытания проводились на масштабных моделях самолетов, и были разработаны адекватные методы локализации шума [5,6].
Шум корпуса возникает при прохождении воздуха над корпусом самолета и его крыльями.Это ругает трение и турбулентность, а также создает шум. Даже планеры шумят в полете и у них вообще нет двигателей. Самолеты садятся с выпущенными закрылками и шасси. Это создает больше трения и производит больше шума, чем когда закрылки подняты, а шасси убрано.
Аэродинамический шум, создаваемый всеми недвижительными компонентами самолета, классифицируется как корпусный шум. Для современных коммерческих самолетов с двигателями большой двухконтурности шум планера играет основную роль в общем количестве уровней шума полета на этапах захода на посадку, когда механизмы механизации и шасси готовы к использованию.Известно пять основных механизмов, вносящих значительный вклад в шум планера: (i) многомасштабная вихревая динамика шасси и, как следствие, многочастотная нестационарная сила, приложенная к компонентам шасси, (ii) нестационарность потока в рециркуляционном пузыре за предкрылком. передняя кромка, (iii) срыв вихря с задней кромки предкрылка/основного корпуса и возможное возбуждение щелевого тона из-за нелинейной связи в бухтах предкрылка/закрылка, (iv) вихрь свертывания на боковой кромке закрылка, (v) рассеяние задней кромкой крыла турбулентной кинетической энергии пограничного слоя в акустическую энергию.Начиная с семидесятых годов большинство этих механизмов рассматривались как эмпирически, так и теоретически.
Аэродинамический шум, создаваемый компонентами планера, признанными наиболее важными источниками шума коммерческих самолетов. Интенсивный нормативный контекст, регулирующий гражданскую авиацию, привел к большим исследованиям по оптимизации шума, создаваемого планером и другими компонентами самолета. Адаптивные методы и управление потоком — два возможных решения для снижения шума, когда другие методы неэффективны.Такие нетрадиционные методы включают возбуждение пограничного слоя, использование эффектов резонанса полости и искажение потока в компонентах планера.
Это было вызвано этой инициативой США и предполагаемым расширением очень большого самолета; В 1995 году компания Airbus добровольно спонсировала два исследовательских проекта, связанных с шумом корпуса самолета. К ним относятся натурные шумовые испытания стоек шасси и подъемных устройств модели самолета в аэродинамической трубе [7,8].
Dobrzynski W, et al.В 1998 г. работа над результатами первоначальных и основных экспериментов, проведенных в модельном масштабе секции крыла с большой подъемной силой в AWB DLR, предоставила подробную информацию о характеристиках источника шума, привела к лучшему пониманию доминирующих механизмов на предкрылках или закрылках и выявила перспективы шума. редукция [9].
Вернер Добжински и др. в 2001 г., поскольку шум планера стал значительным источником общего шума, излучаемого коммерческими самолетами во время захода на посадку, был инициирован исследовательский проект по изучению шума HLD крыла, который, как известно, представляет собой один из основных источников шума корпуса.Исследования источников шума проводились как на полной модели в масштабе 1/7,5, так и на полномасштабной секции крыла A320 с использованием микрофонов дальнего поля и методов локализации источника для количественной оценки уровней шума корпуса самолета и выявления основных аэроакустических источников. Зоны потенциального источника были оборудованы датчиками нестационарного давления для детального изучения характеристик местного источника [10].
В 1999 году Леунг Чой Чо и Пьер Лемперерн объявили о кратком описании исследовательского проекта, на который у них ушло три года, «снижение шума планера и установки (RAIN) [11] (рис. 1) .
Рис. 1: Источники шума на типичном крыле.
Шум вентилятора: Уменьшение излучения шума вентилятора в дальнее поле может сопровождаться пятью общими концепциями: (i) уменьшение механизмов взаимодействия между оптимальной конструкцией лопастей ротора и лопастей статора или уменьшение дефицита скорости в ротор пробуждается с помощью методов управления потоком, (ii) уменьшить аэродинамическую реакцию на набегающий порыв ветра путем настройки параметров каскада статора, чтобы (iii) управлять только несколькими распространяющимися (включающими) модами воздуховода путем настройки числа лопастей ротора и статора, (iv) использование пассивной/активной обработки стенок воздуховода для снижения шума при передаче из воздуховода, (v) управление механизмом дифракции звука в выпускном сопле и на входной кромке с помощью усовершенствованных устройств гондолы.Поскольку первые две концепции снижения шума требуют аналитических моделей, которые подчеркивают взаимное влияние всех проектных параметров.
В турбовентиляторных авиационных двигателях шум создается взаимодействием неравномерностей потока с лопатками статора и вращающимися лопатками. В современных ТРДД с большой степенью двухконтурности шум, создаваемый вентиляторной системой, играет большую роль, чем шум, создаваемый ступенями турбины и компрессором. Так как существует связь между акустическими модами канала и механизмами аэроакустического возбуждения.
Через воздуховод в условиях сверхзвуковой лопасти ударно-волновая система с блокировкой ротора распространяет несколько чистых тонов на частоте гармоник вращения вала, так называемый шум «циркулярной пилы».
Шум вентилятора — это мощная характеристика коэффициента давления вентилятора и скорости вращения наконечника. Надежный подход к снижению шума вентилятора заключается в снижении степени сжатия и скорости вращения лопасти, но это приведет к увеличению диаметра двигателя для восстановления тяги. Исследования по оптимизации показывают, что наилучшая скорость вращения вентилятора для взлета достигается при скорости вращения законцовки чуть ниже числа Маха = 1 для устранения шума, вызванного ударом.После достижения этой конструкции двигателя; коэффициент давления вентилятора становится определяющим фактором для широкополосного шума. Снижение степени сжатия и скорости вращения вентилятора уменьшает количество источников шума, что делает конструктивные особенности шумоподавления более эффективными [12]. Европейский проект Brite-Euram под названием RESOUND (Уменьшение шума источника двигателя посредством понимания и нового дизайна) был запущен в 1998 году. Задача этого проекта была посвящена лабораторным экспериментам, связанным с пассивным/активным дизайном [13].
В настоящее время активный подход к контролю шума (ANC), который изучался многими авторами [14-20].Использование хорошо известной концепции шумоподавления шума вентилятора включает в себя попытку отменить режимы взаимодействия путем создания идентичных режимов вращения в противофазе. Типичные исследования ANC обычно основаны на двух возможностях: (1) использование в качестве активных источников громкоговорителей скрытого монтажа; 2) активный источник представляет собой аэродинамический профиль, снабженный исполнительными механизмами (активный профиль). Использование сложной экспериментальной установки показывает способность этих методов ANC уменьшать шум. К сожалению, из-за веса приложения к ТРДД непросты, сложность таких устройств и аэродинамические штрафы (рис. 2) .
Рис. 2: Турбовентиляторный двигатель .
Шум закрылков: Слишком долго боковые кромочные потоки закрылков считались важным фактором шума планера. Вертикальное обтекание боковой кромки выпущенного закрылка является одним из наиболее эффективных источников шума планера при взлете и посадке. Кроме того, в качестве дополнительного источника шума наблюдается срыв вихря при больших углах закрылка.
Механизмы источника шума являются причиной вихревой структуры поперечных течений в области боковой кромки закрылка [21-25].Эта концепция привела к появлению концепций снижения шума, таких как ограждения боковых кромок закрылков, стремящихся преобразовать свойства вихревой структуры в желательном подходе к снижению шума от этих течений. Несмотря на то, что при использовании этой концепции в реальных самолетах существуют трудности, такие как стоимость и дополнительный вес, ее эффективность в снижении шума, связанного с работой закрылков, очень очевидна [26-28]. Эти успешные демонстрации включают в себя как упрощенные закрылки, так и реалистичные конфигурации самолетов.Как правило, ограждения боковых кромок могут снизить шум до 4 дБ в области средних и высоких частот, в которой закрылки, как известно, являются основными источниками шума.
В ходе экспериментов в аэродинамической трубе было доказано, что ограждения изменяют только локальные потоки, поскольку ограждения не оказывают существенного влияния на общие характеристики подъемной силы закрылков и систем большой подъемной силы [27]. Вихревая структура в поперечном течении будет проявляться в поверхностных давлениях в виде отчетливых спектральных горбов [29].В 2003 г. Юепин Го показал, что можно добиться уменьшения шума, связанного с закрылками, путем смещения спектра источника вниз по частоте. Было дано аналитическое предсказание изменения частоты, и было показано, что оно вполне удовлетворительно согласуется с данными. Следует отметить, что при слабом токе источника ограждения могут также снижать шум [30] (рис. 3) .
Рисунок 3: Закрылок крыла.
Шум струи: Смешивание высокоскоростного потока выхлопных газов с неподвижным воздухом вызывает шум струи, вызывающий трение.Когда эти два Потока с разными скоростями смешиваются, создается значительное количество турбулентности с интенсивностью турбулентности, и, следовательно, шум увеличивается как восьмая степень разности скоростей [31-33]. Современные двухконтурные двигатели, создающие слой умеренно быстро движущегося холодного воздуха между горячим выхлопом и окружающим воздухом, работают тише, чем ранние реактивные двигатели, в которых эта технология не использовалась.
Шум двигателя создается звуком движущихся частей двигателя и воздухом, выходящим из двигателя на высокой скорости и взаимодействующим с неподвижным воздухом, создавая трение.Большая часть шума двигателя исходит от выхлопных газов или струи позади двигателя, когда они смешиваются с воздухом вокруг него. Современные двухконтурные двигатели создают слой умеренно быстро движущегося холодного воздуха между горячим выхлопом и неподвижным воздухом. Это делает их более тихими, чем двигатели на более ранних самолетах, в которых не использовалась технология байпаса.
Степень воздействия авиационного шума на землю во многом зависит от атмосферных условий. Температура, скорость и направление ветра, влажность, дождь, облачность — все это играет свою роль.Реверберация звуковых волн, вызванная погодой, может сделать шум громче. Иногда самолеты, летящие на высотах, которые обычно не производят шума, могут быть слышны при определенных атмосферных условиях. Шум, исходящий от самолета, вызван двумя причинами: воздухом, проходящим над его корпусом (или «планером»), и двигателями.
За прошедшие годы произошло значительное снижение шума реактивных двигателей, в основном из-за увеличения BPR в турбовентиляторных двигателях, что снижает градиент скорости, следовательно, напряжения сдвига в слое сдвига выхлопных струй.В современных двигателях с высоким BPR увеличение диаметра гондолы привело к тому, что самолет работал за счет снижения скорости выхлопного потока без влияния на тягу. Скорость выхлопа двигателя должна уменьшиться, чтобы уменьшить шум двигателя во время взлета. Выхлопное сопло выполнено с изменяемой площадью для обеспечения работы вентилятора на малой мощности, с крейсерской степенью двухконтурности 12 и взлетной степенью двухконтурности 18. шум вентилятора и требования к аэродинамическому сопротивлению корпуса.Однако теперь конструкция вентилятора должна соответствовать широкому диапазону расходов, связанному с работой вентиляторов с низким коэффициентом сжатия в различных условиях полета. Потребовалось изменение методологии проектирования вентилятора, чтобы вентилятор мог справляться с различными условиями, создаваемыми соплом с переменным сечением (фиг. 4) .
Рис. 4: Форсунка Струйный поток.
Технологии снижения шума
Активный шумоподавитель: Активный шумоподавитель, также известный как активное шумоподавление, представляет собой уменьшение звуковой волны путем добавления обратной звуковой волны.Динамик шумоподавления излучает звук с той же амплитудой, что и источники шума, но с инвертированной фазой. волны объединяются, образуя новую волну и эффективно компенсируя друг друга. ANC становится все более и более популярным в последние годы. В 1991 году Дж. К. Стивенс и К. К. Ахуджат в Технологическом институте Джорджии, Атланта, Джорджия, работали над активным контролем шума. Эта популярность частично связана с развитием электроники и методов обработки сигналов, которые используют преимущества возросшей мощности компьютеров.В частности, метод адаптивной фильтрации имеет естественное применение в активном контроле шума [34] (Рисунок 5) .
Рис. 5: Активное шумоподавление.
Акустический граничный контроль: Метод акустического граничного контроля был разработан Хиршем и Сан, который предлагает реализовать распределенный массив акустических источников на структурно-акустическом интерфейсе в сочетании с массивом датчиков [35]. Хирш, Джаячандран и Сан предложили подход к контролю акустических границ для предотвращения внутренних звуковых зон, который сочетает в себе пониженные требования к мощности ANC.В статье [36] упоминается математическая модель изогнутых композитных панелей отделки.
Оптимизация формы: Было показано, что инструменты оптимизации формы можно эффективно использовать для проектирования впускного воздуховода с целью уменьшения излучаемого звука в удаленной области. Основная идея оптимизации формы заключается в минимизации акустического излучения в дальней зоне за счет управления геометрией воздуховода двигателя.
Новые акустические методы обработки и форма воздуховодов турбовентиляторных двигателей для ослабления такого шума имеют жизненно важное значение для снижения шума современных авиационных двигателей.Эти проекты обычно зависят от обширных эмпирических тестов, которые очень дороги и требуют много времени.
В прошлом проводились исследования в области систем оптимизации шума. Показано, что в случае шумоподавления излучаемого звука в дальней зоне эти инструменты оптимизации формы можно эффективно использовать. Контроль геометрии воздуховода двигателя может быть основной идеей оптимизации формы для минимизации акустического излучения в дальней зоне.
Шене исследовал математический аспект проблемы [37]. Для существования оптимальной формы систем он упомянул условия, необходимые для коэрцитивных эллиптических уравнений в частных производных. Совсем недавно в работе [38] проводились исследования по минимизации вязкости за счет модификации формы. Была проведена обширная исследовательская работа по идентификации формы для задач акустического рассеяния [39].
Yanzhao Cao в 2002 году показал результаты, что он может представлять собой одну жизнеспособную альтернативу для снижения шума в дальней зоне.Распространение этой работы на случай среднего потока представляет собой естественное расширение этих результатов, к которым мы надеемся обратиться в ближайшем будущем [40].
Сверхвысокая степень двухконтурности (UHBR)
В 1970 году Boeing 747-100 с турбовентиляторным двигателем HBR был введен в коммерческую эксплуатацию; вскоре за ним последовали McDonnell-Douglas, Lockheed, другой широкофюзеляжный самолет, и недавно сформированный консорциум Airbus. Был достигнут значительный прогресс в защите окружающей среды, поскольку эти двигатели, произведенные Pratt & Whitney, General Electric и Rolls-Royce, потребляют значительно меньше топлива.В передней части ТРД установлен массивный вентилятор, создающий львиную долю тяги (до 80 процентов на обычном коммерческом лайнере) и обеспечивающий два потока воздуха: основной, проходящий через сердцевину двигателя и участвующий в сгорание, а последний поток, приводящий в движение сердечник двигателя через сопло. Увеличивая этот вторичный поток, достигается увеличение BPR (отношение потока холодного воздуха к потоку горячего воздуха). При заданном уровне тяги увеличение BPR снижает скорость выхлопных газов и, следовательно, создаваемый ими шум.За счет увеличения BPR для снижения шума оптимальная степень сжатия вентилятора снижается, а удельная тяга падает, в результате чего оптимальная скорость вращения вентилятора также снижается. Уменьшение скорости лопасти вместе с увеличением диаметра вентилятора приводит к падению скорости вращения вала и увеличению крутящего момента на валу.
Подведены итоги исследований по снижению шума с участием DLR, целью которых является снижение шума авиационных двигателей в источнике, поскольку это наиболее эффективный и экономичный способ снижения шума.Основную часть потенциала снижения шума можно увидеть в концепции двигателя со сверхвысокой степенью двухконтурности (UHBR), где можно наблюдать, что среднее число Маха потока на конце лопасти уменьшается. Это значительное снижение скорости вращения вентилятора требует, чтобы вентилятор приводился в движение турбиной через коробку передач, чтобы поддерживать высокие скорости турбины, необходимые для надлежащей аэродинамической эффективности. Необходимы большие степени двухконтурности вместе со значительно уменьшенными скоростями струи для снижения шума струи до приемлемого уровня.С уменьшением реактивного шума другие источники шума становятся доминирующими, которые также необходимо уменьшить, чтобы достичь целевого показателя снижения на 10 дБ. Исследованы методы активного шумоподавления с целью снижения общего шума вентиляторов авиационных двигателей. Достигнута мощность излучаемого звука до 34 дБ с громкоговорителями, установленными заподлицо со стеной воздуховода, впечатляющий уровень тона. Активные статоры не уменьшают места в гондоле для пассивных лайнеров; поэтому они являются многообещающей концепцией.Недавний лабораторный эксперимент показал, что источники звука, вызванные потоком тока, создаваемые возмущениями потока на концах лопастей, являются еще одним способом избежать проблем с весом и пространством, связанных с обычными громкоговорителями. В двигателях UHBR основную роль в общем шуме играет турбина низкого давления. Для полной оценки эффективности исследований снижения шума с использованием конструкции лопастей и лопастей требуются передовые методы измерения звука и модального анализа [41]. Pascovici в 2008 году предложил модель для объединения характеристик двигателя и самолета с шумовыми алгоритмами трех двигателей со сверхвысокой степенью двухконтурности.Были исследованы различные параметры, а также проведено сравнение с базовыми двигателями Trent 772 и CFM56-7b. Цель этого анализа, сравнения и расчета заключалась в том, чтобы определить жизнеспособные улучшения, рассчитанные на основе изменения цикла, а также проблемы, связанные с этими новыми концепциями (DDTF, CRTF и GTF) [42] (рис. 6) .
Рис. 6: Сверхвысокий коэффициент байпаса.
Воздуховод
Шум вентилятора можно эффективно снизить за счет использования акустического вкладыша оптимальной конструкции в сопле двигателя.С этой целью необходимо решить некоторые проблемы проектирования, включая выбор материала акустической прокладки и структуры слоя.
Для снижения шума в перепускном канале ТРДД уже широко используются акустические вкладыши, и в качестве меры снижения шума принято рассматривать влияние конфигурации вкладыша. Основная идея оптимизации формы заключается в минимизации акустического излучения в дальней зоне за счет управления геометрией воздуховода двигателя. Встроенная силовая установка позволяет уменьшить диаметр двигателя и, таким образом, увеличить безразмерную (длина/диаметр) длину воздуховода.Более длинные впускной и выпускной каналы снижают шум двигателя, позволяя дополнительным акустическим вкладышам, по сравнению с обычными гондолами, поглощать шум двигателя. Еще одним многообещающим методом снижения шума вентилятора является увеличение площади акустической обработки на конце ротора. В существующих двигателях акустические футеровки используются только в каналах вентиляторов и на входе, а иногда и в межступенчатой области. Чтобы обеспечить максимальные вносимые потери вокруг желаемой целевой частоты, они обычно используют сотовые материалы с пористыми или войлочными металлическими поверхностями.НАСА исследовало возможность использования металлических пенопластов для обеспечения оптимальных объемных свойств футеровки, которые также обеспечивают требования двигателя в диапазоне температур либо для каналов вентилятора, либо для сердцевины [43] (рис. 7) . Концепция активного поглощения впервые была предложена Олсоном и Мэем, которые упомянули электронный звукопоглотитель, обеспечивающий сброс давления на задней стороне резистивного листа. В 1980-х годах Guicking и Lorenz [44,45] экспериментально подтвердили эту концепцию. Несколько исследований пытались внедрить гибридную абсорбционную технологию, что привело к патентным заявкам [46].Thenail и Furstoss [47,48] разработали активное лечение, состоящее из слоя стеклянной ваты, под которым находится воздушная полость, закрытая через активную поверхность. Beyene и Burdisso получили активные граничные условия, используя адаптацию импеданса в пористом слое задней поверхности [49]. В последнее время; Кобо и др. [50] продемонстрировали возможность разработки более тонких гибридных пассивно-активных поглотителей с использованием микроперфорированных панелей вместо обычных пористых материалов.
Рис. 7: Поток в воздуховоде турбовентиляторного двигателя.
Шеврон
ФорсункиChevron в последнее время привлекают большое внимание, так как в настоящее время они являются одним из самых популярных пассивных реактивных шумоподавителей. Исследования показывают, что добавление шевронов к соплу приведет к значительному снижению шума. В турбовентиляторных двигателях со средней и высокой степенью двухконтурности шевронные сопла представляют собой современное состояние технологии снижения шума реактивных двигателей. Эти сопла имеют треугольные зазубрины вдоль задней кромки, которые вызывают потоковые вихри в сдвиговом слое.
Зубчатая геометрия задней кромки, шевронные сопла являются причиной улучшения перемешивания между соседними потоками, уменьшая градиент скорости поперек струйного шлейфа. Скорость проникновения в отдельные лепестки шеврона ниже, чем у насадок с выступами, поэтому возникающие вихри слабее.
По сравнению с другими технологиями снижения шума шевронные форсунки являются наиболее эффективным средством снижения шума выхлопных газов двигателя с минимальным ухудшением характеристик двигателя.Однако шевронное сопло кажется интересным решением проблемы реактивного шума. С шевронными соплами было проведено немного эмпирических исследований. Исследования, похоже, проводятся в области вычислительной аэроакустики из-за значительно улучшенных численных методов, основанных на очень мощных компьютерах. Форсунки Chevron, как известно, являются отличными глушителями реактивного шума. В обычных шевронных соплах используются треугольные насечки на задней кромке сопла. Согласно Бриджесу и Брауну [51], количество шевронов контролирует азимутальное расстояние между осевыми вихрями, в то время как проникновение шевронов контролирует силу осевых вихрей, а длина шеврона контролирует распределение вихрей внутри осевых вихрей. Бриджес и Браун [51] изучали влияние геометрических параметров шеврона на расходные и шумовые характеристики и дальнего поля на параметрическое семейство шевронных сопел.Большое количество шевронов привело к хорошему уменьшению низких частот без значительного ухудшения высоких частот; Каллендер и др. [52] эмпирически исследовали одиночный и двойной поток для базового внутреннего сопла и трех шевронных сопел в расширенном диапазоне рабочих условий. Были выполнены шевроны с разным количеством лепестков и степенью проникновения, чтобы выяснить влияние этих геометрических параметров на акустику дальнего поля. Форсунки Chevron наиболее эффективны на более низких частотах и при углах направленности назад, основанных на Spectral, а направленность достигается за счет нагрева коаксиала.
Раск и др. [53] провели эксперименты по определению акустической эмиссии шевронных сопел, работающих в условиях недорасширения. Было показано, что шевронное сопло привело к снижению уровня ударного шума на 2,1 дБ при скорости 0,85 Маха. Также было обнаружено, что шевронное сопло уменьшает расстояние между ударными ячейками, что приводит к более высокой частоте ударного шума.
Каллендер и др. [54] провели эмпирические исследования влияния шевронных сопел на акустику ближнего поля для системы выхлопа с раздельным потоком.Количество шевронов и уровни проникновения были разными, чтобы дать представление о влиянии этих параметров на акустическое ближнее поле.
Стало понятно, что шевроны эффективны на низких частотах, где область пикового шума была снижена на 5-7 дБ. Глубина проникновения сопла была важнее количества лепестков шеврона для снижения шума в ближней зоне. Хритов и др. В работе [55] представлены расчетные и экспериментальные результаты, содержащие сведения о турбулентности и струйном шуме, для базовых сопел, шевронных сопел и коаксиальных сопел с шевронами.Эксперименты также показали слабое влияние внешнего обтекания на уровень шума в струе коаксиального сопла.
Численные прогнозы течения одноструйного шевронного сопла и акустики дальнего поля, представленные Engblom, et al. [56]. Берч и др. [57] применили модель прогнозирования шума струи на основе RANS для серии течений шевронного сопла, и прогнозы сравнили с экспериментальными данными. Было показано, что шевроны влияют на поток двумя важными способами. Мэсси и др. [58] представили расчетное поле потока и прогнозный анализ источника струйного шума для асимметричных шевронов вентилятора на соплах с раздельным потоком в условиях взлета.
Узун и Хуссаини [59] представили моделирование околосопловой области холодного струйного течения с умеренным числом Рейнольдса, истекающего из шевронного сопла. Ими было выполнено моделирование течения через симметричные шевроны с углом проникновения 5°. Поток шевронного сопла и поток свободной струи снаружи были одновременно рассчитаны высокоточным многоблочным кодом моделирования больших вихрей с ~100 миллионами узлов сетки. Усиленное перемешивание слоев сдвига было захвачено моделированием из-за шевронов и возникающего в результате шума, который происходит в слоях смешения струи в пределах первых нескольких диаметров ниже по потоку от выходного отверстия сопла.
Шур и др. [60] сообщили о концепциях снижения шума, таких как скошенные сопла, шевронные сопла и двойные сопла с усовершенствованием системы счисления для более точного представления потоков в сложных соплах. Моделирование проводилось на кластерах ПК с размером сетки 2–4 миллиона узлов с целевой точностью 2–3 дБ как для направленности, так и для спектра. Однако для шевронных сопел ограничения в частотном прогнозировании значительны, они показали, что существующие вычислительные аэроакустические модели способны прогнозировать шум сложных струй с доступными вычислительными ресурсами (рис. 8) .
Рис. 8: Шевронное сопло Boeing 777.
Устройство с микротаблетками
В 2010 г. Брайан К.К. и соавт. провел исследование о двумерном численном исследовании в случае акустического влияния микропланшета на снижение шума планера. В то время как шум, создаваемый предкрылком и закрылком задней кромки, увеличивается по мере увеличения углов отклонения, можно уменьшить такой шум большой подъемной силы, используя уменьшенные настройки, не жертвуя аэродинамическими характеристиками во время процедуры. к стороне давления поверхности закрылка предназначена как средство для этой цели.Разрешение расчета было выбрано таким образом, чтобы детали потока были зафиксированы в критической области генерации шума [61].
Нестационарные силы на лопасти, вызванные потоком
Матиас Стегер и др. Установлено, что дополнительное звуковое поле является причиной взаимодействия лопастей несущего винта с этими струями. Количество сопел такое же, как и количество лопаток в статоре, за счет создания тех же азимутальных мод, что и в статоре. Небольшое снижение общей звуковой мощности было достигнуто при первой попытке оптимизации за счет смещения положения азимутальной струи относительно лопатки статора.Скорее всего, оптимизация осевого положения, диаметра сопла и массового расхода струи приведет к значительному снижению начального поля шума от взаимодействия ротор-статор [62].
При определенных условиях это вторичное звуковое поле может компенсировать основное звуковое поле, как это было эмпирически показано для низкоскоростного вентилятора Schulz et al. [63] и численно Эшкрофтом и Шульцем [64]. Этот метод теперь применяется численно к вентилятору авиационного двигателя с целью показать, что ANC возможен, и найти оптимальное положение для требуемой скорости потока и сопел.
Акустические вкладыши
Новые акустические методы обработки и конструкция воздуховодов формы турбовентиляторного двигателя для ослабления такого шума важны для снижения шума современных авиационных двигателей. Эти конструкции обычно основаны на обширных экспериментальных испытаниях, которые требуют очень много времени и средств. Акустические вкладыши обычно используются для снижения шума в перепускном канале турбовентилятора, и общепринятой практикой является рассмотрение эффекта конфигурации вкладыша в качестве меры снижения шума.
Обсуждение
Одним из эффективных способов снижения шума авиадвигателя является использование акустических вкладышей [65–69].Из-за ограничений по весу добиться шумоподавления акустическими вкладышами стало сложно. Альтернативной технологией, которая рассматривается в последние годы, является оптимизация формы воздуховода ТРДД. Система оптимизации и прогнозирования шума для конструкций входных каналов турбовентиляторных двигателей разработана Zheng et al. [70] С интеграцией собственного программного пакета кодов вычислительной гидродинамики (CFD) и коммерческого программного пакета кодов в собственный оптимизатор, выполняется оптимизация мягкой обшивки и геометрии осесимметричного водозабора. Пан и др.[71-74]. Макалир и др. [75] исследовали влияние геометрии воздуховода на распространение шума, однако этапу проектирования байпаса уделяется меньше внимания на этапе проектирования байпаса из-за сложных моделей, необходимых для этого, требующих большего времени вычислений, что делает анализ геометрии воздуховода менее возможным в рамках одного проекта. промышленный масштаб времени. Среди различных методов оптимизации, которые упоминаются в литературе, в последнее время метод сопряженных стал одним из широко используемых методов для решения различных стационарных и нестационарных задач оптимизации.Румпфкейл объединил дискретно-сопряженный алгоритм Ньютона-Крылова с гибридным шумом дальнего поля Навье-Стокса (НС)/Фоукса, Вильямса и Хокингса для оптимизации формы потока на задней кромке для контроля аэродинамического шума [76-78]. Цао и др. В работе [79] исследована оптимизация акустической формы воздухозаборника вентилятора в частотной области с использованием дискретно-сопряженного метода с волновым уравнением, описываемым простым уравнением Гельмгольца, без учета влияния среднего потока.
Станеску и др.В [80] была развита работа по оптимальным расчетам формы входного отверстия вентилятора в рамках линеаризованного уравнения полного потенциала и его дискретно-сопряженной формулировки [81]. Однако их работа включает только одну проектную переменную, а их акустические модели просты (рис. 9) .
Рис. 9: Акустические вкладыши .
Подметание и наклон
Взаимодействие ротор-статор является одним из механизмов генерации шума в авиационном двигателе; это включает в себя периодическое столкновение следа ротора со статором.По мере того, как будущие конструкции стремятся к более высокой степени двухконтурности, ожидается, что процесс взаимодействия станет более значимым. Стреловидные статоры уменьшают шум вентилятора за счет увеличения фазовых переходов от ступицы к кончику нестационарной аэродинамики, производящей звук, и за счет увеличения эффективного расстояния от вентилятора до лопаток статора [82]. В целом, современные авиационные двигатели проектируются с использованием сочетания структурных технологий снижения шума и пассивных методов, которые предполагают установку и поглощение шумоизоляции в каналах двигателя [83,84].Среди первой группы подходов к снижению шума при соблюдении условия отсечки выбор оптимального осевого зазора между ротором и статором, так как с одной стороны увеличение осевого зазора приводит к уменьшению шума, а с другой стороны к отрицательному увеличению массы двигателя. . Недавно появились научные работы, в которых конфигурация конструкции вентилятора со стреловидными и наклонными лопатками статора рассматривалась с точки зрения снижения шума по сравнению с обычными радиальными лопатками [85].Наклонные и стреловидные лопатки статора вентилятора предусмотрены для того, чтобы ослабить механизм взаимодействия между лопатками статора и следом ротора.
В одной из первых опубликованных статей на эту тему показано, что угол поворота лопастей статора, равный 45,2, снижает шум на 9 дБ [86]. Envia [87] описывает общие физические явления снижения шума в вентиляторах с наклонными лопатками статора. По сравнению с радиальными лопатками статора стреловидные лопатки статора обеспечивают увеличенный осевой зазор на конце, что полезно для снижения шума.Кроме того, наклон лопаток приводит к большому количеству пересечений пролетов лопаток статора и следа ротора. В результате происходит дополнительное уменьшение амплитуды звуковой волны.
Технологии снижения шума будущего
Какие проблемы будут после 2020 года? В последних разделах представлены различные технологии, которые будут применяться к традиционным конструкциям двигателей, то есть к так называемым «трубам и крыльям», оснащенным турбовентиляторными двигателями. Однако задача снижения расхода топлива настолько велика, что требуются новые архитектуры.Как упоминалось ранее, двигатели со сверхвысокой степенью двухконтурности (UHBR) изучаются, но со сложными проблемами интеграции, поскольку диаметр вентилятора даже больше, чем он используется в настоящее время. При таком варианте шумоподавление, по сути, требует большего использования одних и тех же технологий, чем вышеупомянутых технологий. В этом случае необходимо учитывать основной шум машины, такой как шум турбины, шум сгорания или даже шум компрессора.
В дополнение к UHBR, другой стратегией также может быть дальнейшее увеличение BPR с использованием архитектуры Open Rotor (OR).Наиболее важным вопросом является шум, наряду с безопасностью: в то время как в основном тональный шум в плоскости винта излучается одиночными винтами. На самом деле излучаемые частоты объединяют все возможные линейные комбинации между двумя частотами прохождения лопастей, и этот спектр распространяется во всех направлениях. В настоящее время ведутся исследования по устранению этого недостатка, и для снижения этого чрезмерного шума изучаются несколько приемов. С программной точки зрения исследовательская программа «Чистое небо» является основной основой для таких комплексных исследований, которые к концу десятилетия позволят производителю двигателей Snecma создать демонстрационный образец.
Заключение
В данной статье рассмотрено современное состояние шумов, производимых в самолетах, и основные механизмы, участвующие в снижении аэродинамического шума. В этом обзорном документе основное внимание уделяется различным методам снижения авиационного шума. Были представлены примеры этих технологий, такие как активный контроль шума и расчет оптимизированной формы корпуса воздуховода или крыльев, акустический граничный контроль может снизить шум двигателя, а также может быть эффективным учет шума шасси, установка шевронного микшера на выхлопе форсунки, эффекты более высокого коэффициента прохода и устройства Microtab также были исследованы.Это особенно ценно, например, для оценки влияния устройства шумоподавления на стоимость эксплуатации самолета. Также сообщается об обзоре основных технологий снижения шума корпуса, реактивных двигателей и вентиляторов, а также технологий, которые в настоящее время находятся на стадии оценки. Хотя многие научные и технологические элементы не были рассмотрены, мы считаем, что эта работа может быть полезна для быстрого доступа к информации в области снижения авиационного шума.
Ссылки
- Крайтон Д.Г.Глава о шуме корпуса самолета в аэроакустике летательных аппаратов: теория и практика: источники шума. Справочная публикация НАСА 90-3052 (Хаббард Х. Х., редактор). 1991.
- Финк МР. FAA-RD-77-29, Прогнозирование шума планера. 1977.
- Хеллер Х., Добжиньски В. Звуковое излучение от конфигураций колесных ниш и шасси самолета. Журнал самолетов. 1977; 14:768-774.
- Хаббард Х. Аэроакустика летательных аппаратов: теория и практика. 1: Источники шума, В: Крайтон Д. (ред.), Шум планера.1991; 391-447.
- Hayes H, Horne W, Soderman P. Шумовые характеристики планера модели 4,7% DC 10, AIAA-97-1594.
- Блэкнер А.М., Дэвис К.М. Идентификация источника шума корпуса самолета с использованием методов измерения с помощью эллиптического зеркала, Proceedings of Inter-Noise 95, стр. 203-206, Ньюпорт-Бич, Калифорния, США. 1995.
- Dobrzynski W. Полномасштабные шумовые испытания шасси Airbus в немецко-голландской аэродинамической трубе, AIAA-97-1597.
- Пит Дж. Локализация источника шума корпуса самолета с помощью массива микрофонов, AIAA-97.1643.
- Dobrzynski W. Исследования шума планера на крыльях с установленными механизмами механизации, IAA/CEAS-98-2337. 1998.
- Dobrzynski W, Gehlhar B, Buchholz H. Модель и полномасштабные эксперименты в аэродинамической трубе крыла с большой подъемной силой, посвященные снижению шума планера. Аэрокосмическая наука. 2001; 5: 27–33.
- Cho LC, Lempereurn P. Шум корпуса самолета и его установка влияют на научные исследования. Воздух и космос Европы. 1999.
- Хафф Д.Л. Технологии шумоподавления для турбовентиляторных двигателей, 35-й Международный конгресс и выставка по технике шумоподавления (INTER-NOISE 2006), спонсируемые Международным институтом шумоподавления Гонолулу, Гавайи.2006.
- Polacsek C. Снижение режимов взаимодействия ротора и статора вентилятора с использованием новой конструкции: экспериментальное исследование, Proceedings of the Sixth International Congress on Sound and Vibration (ISCV), Копенгаген, Дания, 1999.
- Крафт РЭ, Контос КБ. Теоретические последствия активного контроля шума для турбовентиляторных двигателей, 15-я конференция по аэроакустике, Лонг-Бич, Калифорния, США. 1993.
- Томас Р.Х., Бурдиссо Р.А., Фуллер Р.А., О’Брайен К.Р. Активный контроль шума вентилятора турбовентиляторного двигателя, журнал Американского института аэронавтики и астронавтики.1994; 32:23–30.
- Исии Т., Кобаяши Х., Ойнума Х. Метод формы волны для уменьшения тонов, излучаемых канальным вентилятором, AIAA № 97-1664-CP. 1997; 619–625.
- Сойер С., Флитер С. Активный контроль шума дискретной частоты, создаваемого взаимодействием ротор-статор, AIAA № 97-1663-CP. 1997 год; 609–617.
- Сатлифф Д.Л., Ху З., Пла Ф.Г., Гейдельберг Л.Дж. Активный контроль шума в режимах ротор-статор низкоскоростного вентилятора, Третья аэроакустическая конференция AIAA/CEAS, Атланта, Джорджия, США. 1997.
- Кертис АРД. Активный контроль шума вентилятора с помощью приводов лопастей, BBN Technologies, Кембридж, Массачусетс, USA-NASA/CR-1999-209156. 1999.
- Just W, Borchers IU, Antoine H, Bouty E, Zillmann J. Контроль шума вентилятора с помощью активных статоров, Seventh AIAA/CEAS, Маастрихт. 2001.
- Хардин Дж.С. Шумовое излучение от боковых кромок закрылков, журнал Американского института аэронавтики и астронавтики. 1980;18:549–552..
- McInerny SA, Meecham WC, Soderman PT. Экспериментальное исследование турбулентности законцовки крыла с применением к аэрозвуку, статья AIAA.1986;86-1918.
- Крайтон Д.Г. Шум планера, аэроакустика летательных аппаратов: теория и практика, NASA RP-1258. 1991; 1: 391–447.
- Го Ю.П. Прогноз шума края закрылка, документ AIAA 99-1804, 1999.
- Брукс Т.Ф., Хамфрис В.М. Аэроакустические измерения и прогнозы на кромке закрылка. Джей Саунд Виб. 2003; 261:31–74.
- Росс Дж. К., Стормс Б. Л., Кумагаи Х. Снижение шума при пролете самолета с использованием откидных ограждений с нижней поверхностью, NASA CDTM-21006. 1995.
- Storms BL, Takahashi TT, Horne WC, Ross JC, Dougherty RP.Обработка законцовок закрылков для снижения шума, создаваемого подъемной силой, NASA CDTM-21006. 1996.
- Го YP, Джоши MC. Шумовые характеристики систем большой подъемной силы самолетов, журнал Американского института аэронавтики и астронавтики. 2003;41:1247–1256.
- Го Ю.П., Бент П., Ямамото К., Джоши М.С. Колебания приземного давления в системе большой подъемной силы самолета и их корреляция с шумом в дальней зоне. J Жидкостный мех. 2000; 415:175–202.
- Guo Y. О снижении шума боковыми ограждениями створки.Джей Саунд Виб. 2004; 277: 369–390.
- Саддаби П. Исследование пульсаций скорости в шумообразующей области струи. Диссертация MSC, Крэнфилдский университет, Великобритания, 1964.
- Лайтхилл М.Дж. Звук генерируется аэродинамически. I. Общая теория. В: Труды Лондонского королевского общества, серия A211, Великобритания. 1952; 564–587.
- Лайтхилл М.Дж. Звук генерируется аэродинамически. II. Турбулентность как источник звука. В материалах Лондонского королевского общества, серия A222, Великобритания.1952; 1–32.
- Стивенс Дж.К., Ахуджат К.К. Последние достижения в области активного контроля шума, журнал AIAA. 1991.
- Хирш С.М., Sun JQ. Пространственные характеристики акустического граничного контроля для подавления внутреннего шума. В: Труды шестнадцатой двухгодичной конференции ASME по механической вибрации и шуму, Сакраменто. 1997.
- Хирш С.М., Джаячандран В., Сан Д.К. Структурно-акустический контроль для более тихого салона самолета — технология Smart Trim, композитные конструкции. 1998;42:189-202.
- Шене Д. О существовании решения в задаче идентификации предметной области. J Math Anal Appl. 1975; 52:189-219.
- Гинцбургер М. и Ли Х. Существование оптимального решения задачи управления формой для стационарных уравнений Навье-Стокса, SIAM J. Control Optimum. 1998; 36:859-909.
- Колтон Д., Кресс Р. Обратная теория акустического и электромагнитного рассеяния, Springer-Verlag, Берлин. 1991.
- Цао Ю., Станеску Д. Оптимизация формы для задач излучения шума.Вычислительная математика Appl. 44. 2002;1527-1537.
- Neise W, Enghardt L. Технологический подход к снижению шума авиационных двигателей. Aerosp Sci Technol. 2003; 352–363.
- Pascovici DS, Sorato S, Ogaji SOT, Pilidis P. Обзор прогнозирования шума сопряжения турбовентиляторных двигателей с характеристиками двигателя и самолета, Proc. ИМехе Том. 222 Часть G. J Аэрокосмическая техника. 2008.
- Деннис Л. Хафф, Технологии шумоподавления для турбовентиляторных двигателей, 35-й Международный конгресс и выставка по технике шумоподавления (INTER–NOISE 2006), спонсируемый Международным институтом шумоподавления, Гонолулу, Гавайи.2006.
- Олсон Х.Ф. и Мэй Э.Г. Электронный звукопоглотитель. J Acoust Soc Am. 1953; 25: 1130–1136.
- Guicking D, Lorenz E. Активный звукопоглотитель с пористой пластиной. J Vib Acoust. 1984; 106: 389–392.
- Мечел ФП. Гибрид Schallda mplfer, патент № DE4027511.
- Thenail D. Control Active Impedance Optimization des Performances, докторская диссертация, Центральная школа Лиона, Экулли, Франция. 1995.
- Фурстосс М., Тенейл Д., Галланд М.А. Контроль поверхностного импеданса для звукопоглощения: прямые и гибридные пассивно-активные стратегии.Джей Саунд Виб. 1997; 203: 219–236.
- Beyene S, Burdisso A. Новая пассивно-активная система шумопоглощения. J Acoust Soc Am. 1997;101:1512–1515..
- Кобо П., Пфрецшнер Дж., Куэста М., Энтони Д.К. Гибридное пассивно-активное поглощение с использованием микроперфорированных панелей. J Acoust Soc Am. 2004;116:2118–2125.
- Бриджес Дж., Браун, Калифорния. Параметрические испытания шевронов на однопоточных горячих струях. В материалах 10-й конференции по аэроакустике, Манчестер, Великобритания. 2004 г.; 2824.
- Каллендер Б., Гутмарк Э., Мартенс С.Акустические исследования в дальней зоне механизмов и тенденций шевронного сопла. АИАА. 2005; 43; 87–95.
- Раск О.Х., Гутмарк Э.Дж., Мартенс С. Широкополосное подавление шума, связанного с ударами, с помощью шевронов. В материалах 44-го AIAA, конференции и выставки аэрокосмических наук, Рино, Невада, США, 2006 г.
- Каллендер Б., Гутмарк Э., Мартенс С. Исследование механизмов шевронного сопла в ближнем поле. АИАА. 2008; 46:36–45.
- Хритов К.М., Козлов В.Ю., Крашенинников С.Ю., Лебедев А.Б., Любимов Д.А.О прогнозировании шума турбулентных струй традиционными аэроакустическими методами. Международный J Aeroacoust. 2005; 4: 289–324.
- Энгблом В.А., Хаваран А., Бриджес Дж. Численный прогноз уменьшения шума шевронного сопла с использованием методологии WIND-MGBK. В: Материалы 10-й конференции по аэроакустике AIAA/CEAS, Манчестер, Великобритания, 2004 г.
- Береза С.Ф., Любимов Д.А., Маслов В.П., Секундов А.Н. Прогнозы шума для течений в шевронных соплах. В материалах 12-й конференции по аэроакустике AIAA/CEAS, Кембридж, Массачусетс, США, 2006 г.
- Massey SJ, Elmiligui AA, Hunter CA, Thomas RH, Pao SP, Mengle VG. Вычислительный анализ шевронного сопла, специально разработанного для аэроакустики силовой установки планера. В материалах 12-й аэроакустической конференции AIAA/CEAS, Кембридж, Массачусетс, США, 2006 г.
- Узун А., Хуссаини М.Ю. Генерация шума в присопловой области струйного течения с шевронным соплом. В материалах 13-й аэроакустической конференции AIAA/CEAS, Рим. АИАА, 2007. .
- Шур М.Л., Спаларт П.Р., Стрелец М.К., Гарбарук А.В.Анализ концепций снижения струйного шума путем моделирования крупных вихрей. Международный J Aeroacoust. 2007; 6: 243–285.
- Brian CK, Sarigul-Klijn N. Концептуальное исследование устройства микротаблиц для уменьшения шума планера (I) 2D расчет. Aerosp Sci Technol. 2010;14:307–315.
- Стегер М., Мишель У., Эшкрофт Г., Тиле Ф. Снижение тонального шума турбовентиляторного двигателя за счет нестационарных сил на лопастях, вызванных потоком, активное управление потоком II. ННФМ. 2010; 108: 157–170.
- Шульц Дж., Нейз В., Мозер М. Активное управление уровнем шума частоты прохода лопасти осевого вентилятора с аэроакустическими источниками звука.Noise Control Eng J. 2006; 54: 33–40.
- Эшкрофт Г., Шульц Дж. Численное моделирование взаимодействия спутной струи с приложением к активному контролю шума в турбомашинах, AIAA, 2004.
- Motsinger RE, Kraft RE, Zwick JW. Разработка оптимальной акустической обработки прямоугольных воздуховодов с потоком. Am Soc Mech Eng. 1976; 15–20.
- Уотсон В.Р., Робинсон Дж.Х., Джонс М.Г. Расчетное исследование оптимальной и нерасчетной работы вкладышей в шахматном порядке. В: 10-я аэроакустическая конференция AIAA/CEAS, Манчестер, США, 2004 г.
- Law TR, Dowling AP. Снижение тонального шума авиадвигателя за счет рассеяния от многосегментного лайнера. Опубликовано: 14-я аэроакустическая конференция AIAA/CEAS, Ванкувер, Британская Колумбия, Канада. 2008; 1–18.
- Лафронза Л., Макалпайн А., Кин А.Дж. Оптимизация метода поверхности отклика однородных и аксиально-сегментированных акустических футеровок воздуховодов. Дж Самолет. 2006;43:1089–1102.
- Reimann CA, Tinetti AF, Dunn MH. Оптимизация гильзы двигателя с использованием кода быстрого рассеяния. В: 13-я аэроакустическая конференция AIAA/CEAS, Рим, Италия.2007; 1–20.
- Чжэн С., Чжуан М., Тиле Ф. Система прогнозирования и оптимизации шума для конструкции впускного канала турбовентиляторного двигателя. Опубликовано: 10-я конференция по аэроакустике AIAA/CEAS, Манчестер, AIAA. 2004; 1–10.
- Муанье П., Мюллер Д.Д., Джайлз М.Б. Многосетевые схемы на основе краев и предварительное кондиционирование для гибридных сетей. AIAA J. 2002; 40: 1954–1960.
- Цю С, Ин ДЖИ. Комбинированная оптимизация формы и футеровки воздухозаборника авиадвигателя общего назначения для снижения тонального шума. Procedia англ. 2015;99:5-20.
- Shahpar S. SOFT: новый инструмент для проектирования и оптимизации турбомашин. 2002.
- Pan FL, Coupland J. Интегрированная система оптимизации для малошумной конструкции гондолы. Опубликовано: 11-я конференция по аэроакустике AIAA/CEAS (26-я конференция по аэроакустике AIAA), Монтерей, Калифорния, США. АИАА. 2005; 1–16.
- Сугимото Р., Эстли Р.Дж. Проверка и применение гибридной схемы прогнозирования шума байпасного воздуховода. Опубликовано: 12-я конференция по аэроакустике AIAA/CEAS, Кембридж, Массачусетс, США.АИАА. 2006; 1–13.
- McAleer C, Astley RJ, Holland K. Распространение шума вентилятора в изогнутых байпасных каналах с трехмерными элементами. Опубликовано: 14-я конференция по аэроакустике AIAA/CEAS (29-я конференция по аэроакустике AIAA), Ванкувер, Британская Колумбия, Канада. АИАА. 2008; 1–16.
- Немек М., Цингг Д.В. Алгоритм Ньютона–Крылова для аэродинамического проектирования с использованием уравнений Навье–Стокса. АИАА. 2002;40:1146–1154.
- Fowcs WJE, Хокингс, Д.Л. Звук, создаваемый турбулентностью и поверхностями в произвольном движении.Philos Trans Royal Soc Lond. 1969; 264: 321–342.
- Rumpfkeil MP, Zingg DW. Гибридный алгоритм для минимизации шума в дальней зоне. Вычислительные жидкости. 2010;39:1516–1528.
- Цао Ю., Станеску Д. Оптимизация формы для задач излучения шума. Вычислить математику. 2002; 44: 1527–1537.
- Станеску Д., Мателин Л., Хуссаини М.Ю. Оптимальное акустическое оформление входных отверстий вентиляторов для излучения тонального шума. Опубликовано: 9-я конференция и выставка по аэроакустике AIAA/CEAS, Хилтон-Хед, Южная Каролина, США. АИАА. 2003; 1–11.
- Омми Ф., Азими М. Технологии снижения шума основного вентилятора в турбовентиляторных двигателях, Тейлор и Фрэнсис, ISSN 1648-7788/Eissn. 2014;18:141-146.
- Халецкий Ю.Д. Эффективность комбинированного подавления шума авиационных двигателей. Акустическая физ. 2012;58:510-515.
- Осипов АА, Реент К.С. Математическое моделирование распространения звука в канале с импедансными стенками. Акустическая физ. 2012;58:467-480.
- Envia E. Шумоподавление вентилятора: обзор. Международный J Aeroacoust. 2002; 1:43-64.
- Рао ГВР. Использование наклонных лопаток для снижения шума вентилятора. 10-я встреча аэрокосмических наук, Сан-Диего, США. АИАА. 1972; 126:1-16.
- Envia E, Nallasamy M. Выбор конструкции и анализ концепции статора со стреловидностью и наклоном. Джей Саунд Виб. 1999; 228:793-836.
Информация об авторе
Моджтаба Садегян * и Мофид Горжи БандпиШкола машиностроения, Технологический университет имени Бабола Ноширвани, Иран
Образец цитирования: Садегиан М., Бэндпи М.Г. (2020) Технологии снижения авиационного шума: обзорный документ.J Aeronaut Aerospace Eng. 9:218. дои: 10.35248/2168-9792.20.9.219
Получено: 06 января 2020 г. Опубликовано: 24 января 2020 г., DOI: 10.35248/2168-9792.20.9.219
Copyright: © 2020 Sadeghian M, et al. Это статья с открытым доступом, распространяемая в соответствии с лицензией Creative Commons Attribution License, которая разрешает неограниченное использование, распространение и воспроизведение на любом носителе при условии надлежащего цитирования оригинальной работы.
.