Raynoise軟件在消聲室中的應(yīng)用

(中航工程集成設(shè)備有限公司 北京 102206)

隨著科技的發(fā)展以及國(guó)家對(duì)高科技產(chǎn)品的需求。近幾年來國(guó)內(nèi)新建了大量的消聲室/半消聲室。根據(jù)消聲室尺寸的不同，建設(shè)費(fèi)用從幾十萬至上千萬不等。消聲室的聲學(xué)特性是消聲室建設(shè)的關(guān)鍵指標(biāo)，一個(gè)消聲室建設(shè)的成敗取決于建成后消聲室的聲學(xué)特性。通過Raynoise軟件在消聲室建設(shè)前期的設(shè)計(jì)階段，對(duì)消聲室的整體聲場(chǎng)特性進(jìn)行仿真，可以用于前期評(píng)估消聲室的聲學(xué)特性，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題并且改進(jìn)，避免造成重大投資損失。

一、軟件介紹

Raynoise是比利時(shí)LMS公司為聲學(xué)工程師研制的聲學(xué)CAD軟件，模型計(jì)算采用鏡像聲源法和聲線跟蹤法。該軟件主要用于建筑聲學(xué)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，可在封閉空間、半封閉空間和開敞空間內(nèi)進(jìn)行眾多參數(shù)的計(jì)算。

二、軟件仿真的應(yīng)用

消聲室是聲學(xué)測(cè)試的一個(gè)實(shí)驗(yàn)室，是測(cè)試系統(tǒng)的重要組成部分。消聲室分全消聲室和半消聲室。房間的六個(gè)面全鋪設(shè)吸聲層的稱為全消聲室，簡(jiǎn)稱消聲室。消聲室的主要功能是為聲學(xué)測(cè)試提供一個(gè)自由聲場(chǎng)空間或半自由聲場(chǎng)空間。[1,3]

在某大型風(fēng)扇消聲實(shí)驗(yàn)室由于尺寸較大，聲學(xué)指標(biāo)求較高，同時(shí)投資巨大，需要在前期設(shè)計(jì)時(shí)進(jìn)行細(xì)致的評(píng)估和仿真才能保證在建成后不出現(xiàn)較大的性能問題。消聲室內(nèi)凈空尺寸：32m×42m×14m，中心標(biāo)高7m。在建設(shè)前期采用raynoise進(jìn)行了仿真。

消聲室外形以及Raynoise 軟件界面

為了驗(yàn)證消聲室內(nèi)有效測(cè)試空間的聲場(chǎng)特性符合反平方定律，聲場(chǎng)不均勻性達(dá)到1級(jí)測(cè)量精度(小于1.5dB)[2]，需要對(duì)消聲室進(jìn)行仿真模擬。

消聲室的聲場(chǎng)模擬使用Raynoise聲學(xué)軟件進(jìn)行估算，室內(nèi)尖劈等材料的吸聲系數(shù)采用實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行條件設(shè)置。由于吸聲材料測(cè)試的吸聲系數(shù)數(shù)據(jù)的局限，20kHz、30kHz和40kHz的吸聲系數(shù)無法獲得，故仿真中無法針對(duì)20kHz以上的聲場(chǎng)進(jìn)行仿真。在建模時(shí)，考慮到了隔聲門以及進(jìn)氣塔的入口部分無吸聲尖劈的情況，可以較真實(shí)的模擬實(shí)際的消聲室工藝布局。

由于篇幅限制，只列出125Hz以及8kHz頻率下消聲室中心標(biāo)高平面處的聲場(chǎng)仿真圖以及沿著風(fēng)扇進(jìn)氣方向的誤差曲線圖。

消聲室中心標(biāo)高平面處125Hz聲場(chǎng)仿真圖以及誤差曲線圖

消聲室中心標(biāo)高平面處8kHz聲場(chǎng)仿真圖以及誤差曲線圖

從仿真結(jié)果可以看出，不同頻率下，消聲室的自由場(chǎng)分布略微有些差別。這主要是由于吸聲尖劈的吸聲系數(shù)造成的。但是整體來看，在消聲室的自由場(chǎng)半徑可以達(dá)到25m，滿足風(fēng)扇噪聲測(cè)量的要求。

三、總結(jié)和展望

Raynoise軟件作為一款經(jīng)典的聲學(xué)仿真軟件，在可研和工程設(shè)計(jì)上的應(yīng)用是經(jīng)過了考研的。上述消聲室在設(shè)計(jì)時(shí)，由于有超高頻的要求，而當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)無法檢測(cè)吸聲尖劈在超高頻下的吸聲系數(shù)。因此，在聲學(xué)仿真時(shí)無法模擬超高頻情況下的消聲室誤差曲線。該項(xiàng)目在后期驗(yàn)收時(shí)，由于超高頻的問題，調(diào)試驗(yàn)收花費(fèi)了較長(zhǎng)的時(shí)間和較大的精力。若在前期有軟件進(jìn)行超高頻仿真，在前期設(shè)計(jì)和后期調(diào)試時(shí)可以較快的發(fā)現(xiàn)問題并解決問題。

在消聲室建設(shè)時(shí)，采用Raynoise軟件對(duì)于消聲室的聲學(xué)特性仿真是有必要的，特別是在某些新的材料技術(shù)應(yīng)用下，若吸聲尖劈的吸聲系數(shù)在全頻帶無法達(dá)到0.99的情況下，則在前期針對(duì)消聲室進(jìn)行聲學(xué)仿真是很有必要的。軟件仿真可以花費(fèi)較少的成本來考量新技術(shù)新材料的使用是否會(huì)影響消聲室的整體聲學(xué)性能，降低項(xiàng)目的技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)。