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軌道交通混凝土箱梁低頻噪聲貢獻(xiàn)源及空間分布

2020-04-12 09:17:04張?zhí)扃?/span>羅雁云
關(guān)鍵詞:翼板板件聲壓

張?zhí)扃?,?力,羅雁云,吳 尚

(同濟(jì)大學(xué)鐵道與城市軌道交通研究院,上海201804)

隨著軌道交通的快速發(fā)展,高架線作為一種節(jié)約土地資源、造價(jià)低于地下線的線路形式,在軌道交通領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用不斷增加[1]。箱梁振動(dòng)產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)噪聲主要為200 Hz 以下的低頻噪聲[2],低頻噪聲具有衰減慢、傳播距離遠(yuǎn)的特點(diǎn),由此引發(fā)的高架線附近居民的身體健康和煩惱度問(wèn)題日益突出[3-5]。

目前研究者大多采用有限元法[6-7]建立車(chē)輛-軌道-箱梁有限元模型,將軌道不平順作為激勵(lì),模擬箱梁系統(tǒng)的動(dòng)力響應(yīng)。對(duì)于箱梁結(jié)構(gòu)噪聲輻射問(wèn)題目前主要采用邊界元法[8-10],將仿真得到的箱梁結(jié)構(gòu)豎向振動(dòng)響應(yīng)作為邊界條件導(dǎo)入到邊界元模型中,計(jì)算箱梁結(jié)構(gòu)噪聲;混合有限元-統(tǒng)計(jì)能量法[11]也常用來(lái)預(yù)測(cè)箱梁結(jié)構(gòu)噪聲?,F(xiàn)有的軌道交通高架箱梁結(jié)構(gòu)振動(dòng)輻射噪聲的仿真分析較少采用有限元法。原因在于:與邊界元相比,有限元需要對(duì)空間和時(shí)間進(jìn)行離散處理,網(wǎng)格密度較大、單元數(shù)目較多,導(dǎo)致計(jì)算速度較慢,但由于本研究對(duì)象為低頻噪聲,對(duì)網(wǎng)格密度的要求不高,因此可以采用有限元-無(wú)限元法。此外,現(xiàn)有研究對(duì)箱梁結(jié)構(gòu)噪聲的模擬很少進(jìn)行各板件振動(dòng)輻射噪聲聲壓貢獻(xiàn)的仿真以及從定量角度分析梁側(cè)噪聲的來(lái)源,而分析梁側(cè)噪聲的貢獻(xiàn)源,有助于針對(duì)性地提出減振降噪措施。

基于30 m 雙線混凝土簡(jiǎn)支箱梁振動(dòng)和結(jié)構(gòu)噪聲現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè),建立了車(chē)輛-軌道-箱梁有限元模型和箱梁振動(dòng)-輻射噪聲有限元-無(wú)限元模型。對(duì)列車(chē)運(yùn)行條件下的箱梁各板件1~200 Hz 頻帶內(nèi)的振動(dòng)和輻射噪聲進(jìn)行仿真,對(duì)單個(gè)板件在行車(chē)側(cè)25 m×13 m 聲場(chǎng)內(nèi)的噪聲聲壓貢獻(xiàn)進(jìn)行計(jì)算,并分析了梁側(cè)低頻結(jié)構(gòu)噪聲的來(lái)源和空間分布特性。

1 車(chē)輛-軌道-箱梁耦合振動(dòng)

1.1 車(chē)輛-軌道-箱梁有限元模型

1.1.1 基本假設(shè)

由于列車(chē)運(yùn)行產(chǎn)生的振動(dòng)是隨機(jī)的,輪對(duì)引起的鋼軌振動(dòng)在輪對(duì)離開(kāi)該點(diǎn)10 個(gè)扣件前后可以忽略,因此僅考慮一節(jié)列車(chē)作用下軌道、箱梁的動(dòng)力響應(yīng)。此外,考慮到鋼軌邊界對(duì)模型動(dòng)力響應(yīng)計(jì)算的影響,車(chē)輪與鋼軌端部距離最小值不能低于30 m,建立的鋼軌長(zhǎng)度為90 m[12]。由于橋墩質(zhì)量較大,列車(chē)荷載作用下的振動(dòng)響應(yīng)較小,因此產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)噪聲可忽略不計(jì)。在建立有限元模型時(shí)不考慮橋墩,直接將梁體與地面連接[13]。

1.1.2 參數(shù)設(shè)置

車(chē)輛參數(shù)參照地鐵B型車(chē),鋼軌為標(biāo)準(zhǔn)60軌;扣件采用彈簧-阻尼單元進(jìn)行模擬,垂向剛度為5×107N·m-1、阻尼為1×104N·s·m-1。基于輪軌接觸的基本理論,采用非線性赫茲接觸模型計(jì)算輪軌法向接觸力,切向摩擦和蠕滑行為則用摩擦系數(shù)法描述。選擇美國(guó)六級(jí)譜作為模型的激勵(lì),采用三角級(jí)數(shù)法生成軌道高度不平順值[14],如圖1所示,并將該值對(duì)應(yīng)鋼軌長(zhǎng)度輸入到模型中。

圖1 軌道高低不平順值Fig.1 High and low irregularity of track

箱梁為30 m跨度混凝土簡(jiǎn)支箱梁,采用三維實(shí)體模型,尺寸按照實(shí)際工況設(shè)置,如圖2所示。箱梁彈性模量為3.5×104MPa,密度為2.5×103kg·m-3,泊松比為0.2。兩端邊界條件設(shè)置中僅約束縱向和橫向位移,不約束垂向位移。利用離散的彈簧-阻尼單元模擬箱梁支座,僅考慮垂向剛度1.26×109N·m-1與阻尼2.04×105N·s·m-1。

圖2 箱梁橫截面(單位:mm)Fig.2 Cross section of box girder (unit:mm)

1.2 箱梁振動(dòng)響應(yīng)

某城市軌道交通30 m 跨度雙線混凝土簡(jiǎn)支箱梁跨中橫截面如圖2所示。箱梁底板距地面9 m,橋上無(wú)聲屏障,軌道結(jié)構(gòu)為普通整體道床,采用WJ-2A扣件,運(yùn)營(yíng)車(chē)輛為6節(jié)編組B型車(chē),通過(guò)平均速度為67.9 km·h-1。在頂板處布置振動(dòng)加速度傳感器,在底板、腹板和翼板處分別布置振動(dòng)加速度傳感器和傳聲器,如圖2 中V1―V4 和N2―N4 所示。圖3為根據(jù)實(shí)際工況采用有限元軟件建立的仿真模型。

圖3 車(chē)輛-軌道-箱梁有限元模型Fig.3 Finite element model of vehicle-track-box girder

表1和圖4分別為實(shí)測(cè)和仿真得到的1~200 Hz內(nèi)箱梁各部分振動(dòng)加速度級(jí)和倍頻程圖。從圖4可以得到以下結(jié)果:由于未考慮多節(jié)列車(chē)通過(guò)的附加作用,仿真結(jié)果略小于實(shí)測(cè)結(jié)果,但很好地模擬了各板件在1~200 Hz內(nèi)的振級(jí)大小關(guān)系,均為底板>頂板>翼板>腹板;仿真結(jié)果較好地體現(xiàn)了振動(dòng)的頻段特性,底板振動(dòng)加速度級(jí)在40~63 Hz頻段內(nèi)出現(xiàn)全局峰值,在5~8 Hz、20~25 Hz頻段附近出現(xiàn)局部峰值,在100 Hz左右存在局部振動(dòng);翼板振動(dòng)加速度級(jí)在100 Hz左右出現(xiàn)最大值,在5~8 Hz、20~25 Hz和40~63 Hz頻段內(nèi)存在局部振動(dòng)。這說(shuō)明,對(duì)于箱梁振動(dòng)仿真,所建立的車(chē)輛-軌道-箱梁有限元模型具有良好的精度。

表1 各板件振動(dòng)加速度級(jí)仿真值和實(shí)測(cè)值Tab.1 Simulation and measurement values of vibration acceleration level of each plate

圖4 各板件振動(dòng)實(shí)測(cè)和仿真倍頻程Fig.4 Vibration measurement and simulation octave of each plate

2 箱梁振動(dòng)輻射噪聲

2.1 箱梁振動(dòng)輻射噪聲有限元-無(wú)限元理論

聲學(xué)無(wú)限元技術(shù)是一種基于半解析的方法。將聲學(xué)主控方程在球形或橢球形坐標(biāo)系下展開(kāi),通過(guò)級(jí)數(shù)疊加的形式來(lái)描述橢球面上的聲學(xué)量,然后與有限元輻射邊界匹配在一起,可以滿(mǎn)足無(wú)反射邊界條件[15]。在模擬無(wú)限流場(chǎng)時(shí),采用聲無(wú)限元技術(shù)來(lái)避免聲波反射對(duì)計(jì)算結(jié)果的影響,該方法可根據(jù)不同需求減小有限元聲場(chǎng)模型,降低建模和計(jì)算成本。

借助有限元軟件模擬箱梁輻射的結(jié)構(gòu)噪聲,可避免由多軟件交叉導(dǎo)致的文件在不同軟件之間轉(zhuǎn)化所帶來(lái)的問(wèn)題??紤]到本研究關(guān)注的頻率上限為200 Hz,屬于低頻噪聲,因而有限元網(wǎng)格密度不會(huì)太大。與邊界元法相比,無(wú)限元法能夠根據(jù)模型需求改變有限元聲場(chǎng)的大小,從而降低建模和計(jì)算成本,并且兩者計(jì)算結(jié)果相差不多[16]。

2.2 箱梁結(jié)構(gòu)振動(dòng)輻射噪聲仿真模型

建立的箱梁結(jié)構(gòu)振動(dòng)輻射噪聲有限元-無(wú)限元模型如圖5所示。模型主要由三部分組成,即聲-固耦合交界面(箱梁外輪廓)、無(wú)限邊界(箱梁輪廓外的橢圓柱面,是箱梁結(jié)構(gòu)振動(dòng)輻射聲場(chǎng)的外邊界)、空氣(兩邊界之間的填充)。所關(guān)注的頻率上限fmax為200 Hz,因而網(wǎng)格尺寸L根據(jù)L≤c/(6fmax)(c 為聲音在介質(zhì)中的傳播速度,取340 m·s-1)計(jì)算可得網(wǎng)格單元長(zhǎng)度不大于0.28 m[17]。

圖5 箱梁結(jié)構(gòu)振動(dòng)輻射噪聲仿真模型Fig.5 Simulation model of box girder structureborne vibration-radiation noise

將第1.2 節(jié)中仿真得到的箱梁振動(dòng)輸入到有限元-無(wú)限元模型中,可得到各板件近場(chǎng)(對(duì)應(yīng)實(shí)測(cè)測(cè)點(diǎn))噪聲1~200 Hz 聲壓級(jí)和倍頻程圖,分別如表2和圖6所示??梢钥闯?,與實(shí)測(cè)對(duì)比,仿真得到的各板件附近噪聲聲壓級(jí)大小規(guī)律與實(shí)測(cè)一致,均為底板>腹板>翼板,并且聲壓級(jí)的數(shù)量級(jí)一致;頻譜特征基本相同,在50 Hz 左右出現(xiàn)全局幅值,在5~8 Hz、20~25 Hz 頻段以及100 Hz 均存在局部峰值。由此可知,所建立的有限元-無(wú)限元模型可以很好地模擬板件振動(dòng)輻射噪聲。

2.3 箱梁各板件振動(dòng)輻射噪聲仿真模型

為得到箱梁各板件在梁側(cè)的輻射噪聲,以頂板為例,如圖7 所示,將頂板處的交界面作為聲-固耦合輸入,而其他板件的外輪廓交界面設(shè)置為全反射,此時(shí)計(jì)算得到的輻射聲場(chǎng)即為頂板的輻射噪聲。其他板件的輻射噪聲計(jì)算方法與之類(lèi)似。

表2 各板件附近噪聲聲壓級(jí)仿真值和實(shí)測(cè)值Tab.2 Simulation and measurement values of noise pressure level of each plate

圖6 各板件附近噪聲實(shí)測(cè)和仿真倍頻程Fig.6 Near-field noise measurement and simulation octave of each plate

圖7 板件輻射噪聲模型(以頂板為例)Fig.7 Plate radiation noise model (taking top plate as an example)

圖8 為計(jì)算得到的頂板振動(dòng)在各板件附近(距各板件中心0.05 m)的輻射噪聲頻譜??梢钥闯?,頂板處的結(jié)構(gòu)噪聲在各頻率處明顯大于在其他板件處的噪聲,由此證明采用此方法可以計(jì)算得到單個(gè)板件振動(dòng)輻射噪聲。

圖8 頂板振動(dòng)在箱梁各板件處的輻射噪聲頻譜Fig.8 Radiation noise spectrum of top plate vibration at each plate of box girder

2.4 板件聲壓貢獻(xiàn)

混凝土箱梁可以看成由多塊矩形板件組成,對(duì)于箱梁附近的場(chǎng)點(diǎn),可求得箱梁在場(chǎng)點(diǎn)處的總聲壓p。為計(jì)算各板件的振動(dòng)對(duì)場(chǎng)點(diǎn)總聲壓貢獻(xiàn),采用聲學(xué)貢獻(xiàn)系數(shù)Dc[11,18],計(jì)算式如下所示:

式中:p*為p的共軛復(fù)數(shù);pc為構(gòu)件在場(chǎng)點(diǎn)的聲壓;Re指取實(shí)部。

3 梁側(cè)低頻噪聲源分析

為了分析梁側(cè)低頻結(jié)構(gòu)噪聲的主要來(lái)源,從而有針對(duì)性地提出降噪措施,在箱梁跨中截面呈網(wǎng)格狀布置59個(gè)場(chǎng)點(diǎn),共6列10行,如圖9所示。行B與軌面平齊;行C與腹板中心平行;行D平行于底板噪聲測(cè)點(diǎn),與底板垂向距離為0.05 m;行J 位于地面,與底板垂直距離為9 m;其余行均為1.5 m等間距布置;列I 位于箱梁中心線處,以5 m 為間距向列車(chē)運(yùn)行一側(cè)布置5列場(chǎng)點(diǎn)。

圖9 梁側(cè)場(chǎng)點(diǎn)位置(單位:mm)Fig.9 Location of the field on beam side (unit:mm)

3.1 聲壓貢獻(xiàn)云圖

箱梁各板塊在梁側(cè)的聲壓貢獻(xiàn)云圖如圖10 所示。對(duì)每個(gè)板件振動(dòng)在梁側(cè)25 m 范圍內(nèi)產(chǎn)生的噪聲(1~200 Hz)進(jìn)行分析,得到以下結(jié)論:

(1)由圖10a可知,底板對(duì)箱梁正下方區(qū)域影響最大,聲壓貢獻(xiàn)最大可達(dá)100%。此外,底板振動(dòng)對(duì)結(jié)構(gòu)噪聲的主要控制區(qū)域在底板下方空間約30°的范圍內(nèi),如圖10a中虛線所示,在此空間內(nèi)底板對(duì)場(chǎng)點(diǎn)噪聲的聲壓貢獻(xiàn)大于50%。以虛線為界,底板的聲壓貢獻(xiàn)在斜上方場(chǎng)點(diǎn)區(qū)域逐漸減小,直至頂板附近,聲壓貢獻(xiàn)可幾乎忽略不計(jì),而且底板對(duì)近地面場(chǎng)點(diǎn)的聲壓貢獻(xiàn)大于近箱梁場(chǎng)點(diǎn)的聲壓貢獻(xiàn)。

(2)腹板振動(dòng)對(duì)梁側(cè)空間內(nèi)聲場(chǎng)的主要影響區(qū)域是一條從腹板開(kāi)始斜向下約40°的窄帶(如圖10b中點(diǎn)劃線所在區(qū)域所示),聲壓貢獻(xiàn)約為18%;腹板聲壓貢獻(xiàn)以該窄帶為對(duì)稱(chēng)軸,向兩側(cè)區(qū)域遞減。在窄帶上方區(qū)域,聲壓貢獻(xiàn)減小的幅度較?。环粗谡瓗路絽^(qū)域,聲壓貢獻(xiàn)減小得較快。在梁底板正下方,可以忽略腹板的影響。

(3)由圖10c 可以看出,在頂板上方的區(qū)域,聲壓貢獻(xiàn)大于100%,可見(jiàn)頂板對(duì)此區(qū)域的場(chǎng)點(diǎn)聲壓起主要作用,并且頂板輻射聲壓超過(guò)整體輻射聲壓,說(shuō)明板件振動(dòng)輻射的噪聲在傳遞至該區(qū)域的過(guò)程中,發(fā)生了干涉現(xiàn)象;在頂板邊緣的斜上方區(qū)域,頂板的聲壓貢獻(xiàn)大于50%,說(shuō)明在此區(qū)域聲場(chǎng)也是頂板振動(dòng)的主要作用范圍,主要原因?yàn)槁暤睦@射。從圖10c中50%等值線開(kāi)始(約為20°傾角),頂板的聲壓貢獻(xiàn)沿順時(shí)針?lè)较蚩焖俳档停诘装逭路絽^(qū)域聲壓貢獻(xiàn)減為零。

(4)翼板在梁側(cè)聲場(chǎng)的主要影響范圍為以翼板為切線的圓形區(qū)域,如圖10d所示,在這一范圍內(nèi)翼板的聲壓貢獻(xiàn)為50%~70%;在此區(qū)域外,以該圓形區(qū)域?yàn)橹行?,翼板的影響逐漸減小,在頂板上方和聲場(chǎng)右上方區(qū)域聲壓貢獻(xiàn)減為零;同時(shí),在圓形區(qū)域下方,在圖10d 中點(diǎn)劃線方向(近似垂直于地面)翼板的聲壓貢獻(xiàn)變化較小,僅從50%降低至40%左右。

此外,箱梁各板件在不同頻率下聲壓貢獻(xiàn)可能有所不同,因此有必要對(duì)此進(jìn)行分析。從第2.2節(jié)的仿真和實(shí)測(cè)結(jié)果可知,各板件振動(dòng)輻射噪聲的峰值基本在40~50 Hz頻段內(nèi),在100 Hz處出現(xiàn)了較大的局部峰值,因此分析箱梁各板件在40~50 Hz頻段內(nèi)和100 Hz處的梁側(cè)聲場(chǎng)聲壓貢獻(xiàn),如圖11和圖12所示。

綜合圖10 和圖11、圖12 可以看出:除了個(gè)別區(qū)域由于發(fā)生了聲波的干涉導(dǎo)致局部聲壓分布規(guī)律發(fā)生變化外,各板件在峰值40~50 Hz 頻段內(nèi)、峰值100 Hz 處與1~200 Hz 頻段內(nèi)的梁側(cè)聲場(chǎng)聲壓貢獻(xiàn)分布規(guī)律基本一致。

在3 個(gè)頻段內(nèi),底板對(duì)梁側(cè)聲場(chǎng)的最大聲壓貢獻(xiàn)均達(dá)到了90%以上;在40~50 Hz頻段內(nèi),距箱梁中心線20 m的近地面處出現(xiàn)了聲波干涉;在100 Hz處,底板振動(dòng)產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)噪聲在距箱梁中心線25 m的近地面以及距地面9 m處出現(xiàn)了聲波干涉。

對(duì)于腹板振動(dòng)而言,在40~50 Hz 頻段內(nèi)、100 Hz 處的聲壓貢獻(xiàn)最大值分別大于25%和180%,大于在1~200 Hz 頻段內(nèi)的最大聲壓貢獻(xiàn);在40~50 Hz頻段內(nèi),聲波干涉出現(xiàn)在了距箱梁中心線20 m的近地面處;在100 Hz處,距箱梁中心線20 m、距地面3 m和9 m處出現(xiàn)了聲波干涉。

頂板振動(dòng)在2個(gè)峰值頻率處的聲壓貢獻(xiàn)最大值(250%)同樣大于在1~200 Hz 頻段內(nèi)(140%);在2個(gè)峰值頻率處,聲波干涉均出現(xiàn)在了距箱梁中心線25 m、距地面11 m處。

翼板振動(dòng)在40~50 Hz 頻段內(nèi)的聲壓貢獻(xiàn)云圖與在1~200 Hz頻段內(nèi)的基本一致,并且聲壓貢獻(xiàn)的最大值均在70%以上;在100 Hz 處,聲波干涉出現(xiàn)在了距箱梁中心線5 m、20 m 的近地面處以及距箱梁中心線20 m、距地面9 m處,并且聲壓貢獻(xiàn)的最大值大于80%。

圖11 40~50 Hz頻段內(nèi)各板件聲壓貢獻(xiàn)云圖Fig.11 Sound pressure contribution coutour of each plate from 40 Hz to 50 Hz

3.2 各板件輻射聲場(chǎng)的空間分布特性

在4個(gè)板件中,腹板聲壓貢獻(xiàn)最小,在考慮降噪措施時(shí)可以不予重點(diǎn)考慮,并且按照箱梁各板件在1~200 Hz頻段內(nèi)的聲壓貢獻(xiàn)大小關(guān)系,箱梁一側(cè)基本可以分為3個(gè)區(qū)域,如圖13所示。

(1)在底板正下方及斜下方30°區(qū)域內(nèi)(區(qū)域1),底板振動(dòng)對(duì)場(chǎng)點(diǎn)噪聲起主要作用,并且各個(gè)板件的聲壓貢獻(xiàn)大小順序?yàn)榈装澹疽戆澹靖拱澹卷敯濉?/p>

(2)在軌面正上方(區(qū)域2-1)及腹板斜上方20°區(qū)域(區(qū)域2-2),頂板振動(dòng)對(duì)場(chǎng)點(diǎn)聲壓貢獻(xiàn)最大(均大于50%,并且在箱梁正上方154°范圍內(nèi)(區(qū)域2-1)大于100%),其次為翼板(約為20%~40%)、腹板(約為10%~20%),底板最小,可忽略不計(jì)。

(3)在上述2個(gè)區(qū)域以外的空間范圍(區(qū)域3)內(nèi),底板和翼板振動(dòng)聲壓貢獻(xiàn)基本相當(dāng)(約為20%~50%),大于腹板(約為20%),頂板最?。ㄐ∮?0%)。

綜合圖10和圖13分析可得:

圖12 100 Hz處各板件聲壓貢獻(xiàn)云圖Fig.12 Sound pressure contribution coutour of each plate at 100 Hz

圖13 聲場(chǎng)區(qū)域劃分(單位:m)Fig.13 Sound field division(unit:m)

(1)從與箱梁中心線距離的角度來(lái)看,近場(chǎng)聲壓主要受底板振動(dòng)的影響,其次翼板,略大于頂板和腹板;遠(yuǎn)場(chǎng)噪聲主要由底板和頂板的振動(dòng)決定,大于翼板,腹板最小。

(2)從距地面高度的角度來(lái)看,近地面區(qū)域(距地面0~4 m)噪聲各板件聲壓貢獻(xiàn)大小順序?yàn)椋旱装暹h(yuǎn)大于翼板,腹板次之,頂板最小。對(duì)于箱梁附近聲場(chǎng)(箱梁底面以下范圍),板件聲壓貢獻(xiàn)大小順序?yàn)榈装澹疽戆澹卷敯澹靖拱濉O淞喉敯逡韵?、底板以上區(qū)域內(nèi),頂板聲壓貢獻(xiàn)略大于翼板,兩者起主要作用,而底板和腹板聲壓貢獻(xiàn)基本在10%~20%;對(duì)于頂板以上聲場(chǎng),頂板聲壓貢獻(xiàn)基本在50%以上,頂板正上方聲壓貢獻(xiàn)甚至大于100%,遠(yuǎn)大于其他各板件。

板的法向振動(dòng)和聲輻射效率是決定輻射噪聲的主要因素,從第1.2節(jié)的仿真和實(shí)測(cè)分析中可知,底板振動(dòng)最大,并且由于底板面積大于腹板和翼板,振動(dòng)輻射的噪聲較大,因此底板振動(dòng)在底板以下區(qū)域起主要作用。頂板的法向振動(dòng)略小于底板,面積大于底板,但由于箱梁本身的遮蔽作用,頂板振動(dòng)輻射的噪聲難以繞射至底板附近及下方區(qū)域。腹板的法向振動(dòng)小于其他板件,因此對(duì)場(chǎng)點(diǎn)聲壓的影響并不明顯。

4 結(jié)論

(1)采用有限元-無(wú)限元相結(jié)合的方法計(jì)算箱梁結(jié)構(gòu)噪聲具有良好的精度,而且采用同一有限元軟件可以避免多軟件交叉所帶來(lái)的問(wèn)題。

(2)在1~200 Hz頻段內(nèi),腹板對(duì)整個(gè)聲場(chǎng)的聲壓貢獻(xiàn)均小于20%,在4個(gè)板件中,腹板聲壓貢獻(xiàn)最小。底板正下方及斜下方30°聲場(chǎng)內(nèi)為底板結(jié)構(gòu)噪聲的主要影響區(qū)域,聲壓貢獻(xiàn)達(dá)到50%~100%。在頂板正上方及斜上方20°聲場(chǎng)內(nèi),頂板起主要控制作用,聲壓貢獻(xiàn)均在50%以上。在前述兩區(qū)域外,底板和翼板是結(jié)構(gòu)噪聲的主要來(lái)源,兩者的聲壓貢獻(xiàn)之和達(dá)到60%~80%。

(3)在輻射噪聲的峰值頻段40~50 Hz 及局部峰值頻率100 Hz 處,各板件在梁側(cè)聲場(chǎng)的聲壓貢獻(xiàn)分布規(guī)律與在1~200 Hz頻段基本一致,區(qū)別為在距箱梁中心線20~30 m的近地面處以及距地面9 m處發(fā)生了聲波干涉。

(4)在1~200 Hz頻段內(nèi),近場(chǎng)聲壓主要受底板的影響(50%以上),其次是翼板,略大于頂板和腹板。各板件的輻射噪聲在遠(yuǎn)場(chǎng)場(chǎng)點(diǎn)聲壓貢獻(xiàn)大小順序?yàn)椋旱装搴晚敯宕笥谝戆?,略大于腹板。?duì)于近地面場(chǎng)點(diǎn),各板件聲壓貢獻(xiàn)大小順序?yàn)椋旱装?翼板>腹板>頂板。近箱梁場(chǎng)點(diǎn)(底板以下),聲壓貢獻(xiàn)大小順序?yàn)榈装澹疽戆澹卷敯澹靖拱?。箱梁同一高度,頂板聲壓貢獻(xiàn)略大于翼板,兩者起主要作用,而底板和腹板的聲壓貢獻(xiàn)幾乎可以忽略。頂板以上空間,頂板起主要作用,并且聲壓遠(yuǎn)大于其他板件。

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船海工程(2015年4期)2016-01-05 15:53:34
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