计算机模拟声屏障预测系统研究

    声屏障是设置在噪声源和道路两侧保护区之间的声学屏障,它具有降噪效果显著、对周围环境干扰少等优点,因此国内外各大城市普遍采用此技术来降低交通噪声.如何确定声屏障安装前的降噪量,成为国内外设计者普遍关心的话题.笔者利用面向对象的编程工具Visual C++ ,研究/计算机模拟声屏障预测系统0.

    1 声屏障的降噪理论

    声屏障是在声源和接受点之间,插入有足够面密度的密实材料的板或墙,使声波有显著的附加衰减.

    当噪声源发出的声波遇到声屏障时,它将沿着3条路径传播(如图1所示):一部分越过声屏障顶端绕射到达受声点;一部分穿透声屏障到达受声点;一部分在声屏障壁面上产生反射.声屏障的作用就是阻挡直达声的传播,隔离透射声,并使绕射声有足够的衰减.声屏障的降噪效果取决于声源发出的声波沿这3条路径传播的声能分配.当声波撞击到声屏障的壁面上时,在屏障背后形成/声影区0.经过屏障边缘之外,声源发出的声波可直接到达的范围,叫做/亮区0.从亮区到声影区之间有一段/过渡区0,位于/声影区0内的噪声级低于未设置声屏障时的噪声级,这就是声屏障的降噪原理.衡量声屏障降噪效果的指标为插入损失(IL),即设置声屏障前后,对同一噪声源在同一受声位置上先后测定的声压级差.声波经过声屏障的顶部绕射到受声点,由此引起噪声的降低量为绕射声衰减($Ld),声波透过声屏障到达受声点会降低声屏障的降噪效果此降低量称为透射减少量($Lt);声波反射对声屏障降噪量的影响称为反射降低量($Lr).如果在声屏障修建前,噪声源和受声点间存在其他屏障或障碍物,这些障碍物的声屏蔽产生的声衰减为($Ls);当地面不是刚性,有地面吸收产生的声衰减为($LG).考虑以上因素,声屏障的插入损失[1]为:

IL=$Ld-$Lt-$Lr-max($Ls,$LG)(1)

    2 数学模型的建立

    计算机模拟声屏障预测软件主要根据国家环境保护总局发布的5声屏障声学设计和测量规范6.当声源是无限长时,声屏障为有限长时,须根据遮蔽角进行修正.遮蔽角指受声点对声屏障的张角比上受声点对线声源的张角.遮蔽角计算公式:

A=B/H, (2)

    B为受声点对声屏障的张角;H为受声点对线声源的张角.

    2.1 点声源的数学模型

    当声源的长度远远小于声源至受声点距离时(声源至受声点的距离大于线声源长度的3倍),可以看成点声源,对无限长声屏障,点声源的绕射声衰减[1]为:

    N为菲涅耳数,为声波的波长,单位m;d为声源和受声点间的直线距离,单位m;A为声源至声屏障顶端的距离,单位m;B为受声点至声屏障顶端的距离,单位m.