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基于气动噪声数值分析的高速列车等效通过噪声预测 被引量:1
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作者 姜旭东 颜佳慧 +2 位作者 李盈利 闫仕光 汤宴宁 《铁道科学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期1737-1746,共10页
在列车外形设计阶段,工程上通常采用列车通过噪声评估线路噪声以指导气动外形设计。实车试验测量通过噪声成本高且条件苛刻,本文通过数值模拟分析了高速列车气动噪声特性,并利用运动声源延迟模型预测了列车等效通过噪声,为车外气动噪声... 在列车外形设计阶段,工程上通常采用列车通过噪声评估线路噪声以指导气动外形设计。实车试验测量通过噪声成本高且条件苛刻,本文通过数值模拟分析了高速列车气动噪声特性,并利用运动声源延迟模型预测了列车等效通过噪声,为车外气动噪声评估以及列车外形设计提供理论与技术支撑。为了精确捕捉列车表面流体扰动,因为列车气动噪声计算网格量较大,因此建立高速列车三车网格模型以简化计算。高速列车气动噪声特性分析使用流体仿真软件ANSYS FLUENT,基于稳态的湍流模型以及大涡模拟的数值分析模型,并通过Ffowcs Williams-Hawkins(FW-H)方程得到车外沿线标准点辐射气动噪声;随后,根据运动声源延迟时间模型,建立列车等效通过噪声换算模型,将频域下各标准点的列车辐射噪声转换为时域等效通过噪声。通过声源叠加进一步预测列车不同编组的通过噪声水平,可以观察到编组数量增加会提高噪声水平;为了全面评估列车运行时通过噪声水平,在气动激励的基础上叠加轮轨噪声激励,以最大A声级(L_(Amax))、声暴露级(SEL)和短时等效连续声压级(L_(Aeq,T))表示通过噪声水平,结果表明轮轨噪声对通过噪声水平影响显著。高速列车数值模拟气动辐射噪声转化为通过噪声的预测模型可以初步评估高速列车运行时的线路噪声水平,为优化列车外形提供指导,从而降低列车噪声水平。 展开更多
关键词 高速列车 气动噪声 声源叠加 通过噪声 轮轨噪声
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旋转单元型打孔超结构设计及减振性能研究
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作者 闫仕光 李盈利 +1 位作者 殷国辉 姚松 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2024年第12期131-139,共9页
针对高速列车地板减振需求,设计了一类具有旋转单元特征的打孔弹性超结构,包括交错矩形孔四边形单元、十字矩形孔四边形单元、多边形孔三角形单元。利用Bloch理论和数值分析方法研究了元胞的带隙形成机理和参数对带隙的调控规律,探究打... 针对高速列车地板减振需求,设计了一类具有旋转单元特征的打孔弹性超结构,包括交错矩形孔四边形单元、十字矩形孔四边形单元、多边形孔三角形单元。利用Bloch理论和数值分析方法研究了元胞的带隙形成机理和参数对带隙的调控规律,探究打孔弹性超结构的低频和宽带减振应用可行性。接着,根据超结构元胞带隙分析结果建立了交错矩形孔四边形单元、十字矩形孔四边形单元、转角45°内凹多边形孔三角形单元超结构3种3D块状有限周期超结构,分析评估并改进减振块的承载性能,计算其振动传输响应。结合减振特性数值分析结果,确定最优减振块几何拓扑构型,并通过3D打印制备超结构样件,进行振动试验测试。结果表明:使用TPU(thermoplastic urethane)材料时,提出的超结构减振块均满足承载和强度要求;其中,多边形孔三角形单元超结构为最优构型,其在0~5000 Hz频率内衰减范围占比达66.9%。通过振动试验发现,相比于现有动车组减振器,多边形孔三角形单元超结构的衰减范围频率更宽,衰减幅值更大在-15 dB以上,减振效果更优,具有列车地板潜在的应用前景。 展开更多
关键词 旋转单元 打孔超结构 带隙机理 减振特性
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300km/h高速列车过站时机场地下车站辐射噪声研究
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作者 张汉青 李盈利 《噪声与振动控制》 CSCD 北大核心 2024年第5期238-243,共6页
为研究高速列车以300 km/h速度下穿某机场地下车站时的车站辐射噪声,基于统计能量法(Statistical Energy Analysis,SEA)建立该地下车站的SEA模型,进行地下车站辐射噪声预测研究。通过开展高速列车噪声实车测试,获得转向架、受电弓等主... 为研究高速列车以300 km/h速度下穿某机场地下车站时的车站辐射噪声,基于统计能量法(Statistical Energy Analysis,SEA)建立该地下车站的SEA模型,进行地下车站辐射噪声预测研究。通过开展高速列车噪声实车测试,获得转向架、受电弓等主要噪声源区域的声功率级频谱。将实车噪声测试结果作为高速列车穿行时的噪声源激励,利用SEA统计能量分析法对地下车站噪声进行数值分析,详细研究单车越行、中部交会和端部交会3种工况下的车站噪声特性。根据数值分析结果可得,两车端部交会时产生的站台噪声最大,站台总声压级最高可达80.11 dB,超过80 dB的标准规定,需要在站台处有针对性地进行降噪设计。最后,通过不同位置的竖井设计方案,分析地下车站噪声的辐射传播规律。该研究可为高速列车穿越机场综合交通枢纽所引起的类似站台噪声问题提供参考。 展开更多
关键词 声学 高速列车 车站噪声 统计能量法 降噪
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高速列车下穿机场地下车站时周边区域辐射噪声预测
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作者 林毅民 李盈利 +1 位作者 黄晴 张汉青 《应用声学》 CSCD 北大核心 2024年第5期1017-1024,共8页
为研究高铁车站及综合交通枢纽周边区域的噪声水平与分布,该文采用统计能量分析法建立结构-声腔子系统模型,对高速列车以不同速度级(250 km/h、300 km/h和350 km/h),单车越行、两车中部交会和两车端部交会这三种形式通过机场地下车站时... 为研究高铁车站及综合交通枢纽周边区域的噪声水平与分布,该文采用统计能量分析法建立结构-声腔子系统模型,对高速列车以不同速度级(250 km/h、300 km/h和350 km/h),单车越行、两车中部交会和两车端部交会这三种形式通过机场地下车站时,车站上方综合交通枢纽周边路面区域的辐射噪声进行了预测。研究结果表明,两列高速列车以较高速度在端部交会时,周边路面风井出口区域存在较大噪声,其原因在于列车交会端的风井存在较大的噪声值,并进一步对主要噪声频谱特征进行了分析。最后,通过在地下车站风井壁面处铺设不同厚度的吸声材料,有效降低了周边路面区域的噪声值。该研究可以为高速列车高速过机场地下车站时改善周边路面噪声环境提供参考建议。 展开更多
关键词 声学 高速列车 统计能量分析 噪声预测
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风电运维母船舱室噪声预报与吸声控制
5
作者 黄晴 李盈利 张汉青 《动力学与控制学报》 2024年第5期88-97,共10页
本文以某风电运维母船为研究对象,通过统计能量分析法,对某风电运维母船舱室噪声进行预报并提出噪声与振动控制措施.首先,根据船舶结构特征,将船舶模型划分为若干个子系统,依次构建子系统并创建子系统之间连接,设置材料参数和吸声系数,... 本文以某风电运维母船为研究对象,通过统计能量分析法,对某风电运维母船舱室噪声进行预报并提出噪声与振动控制措施.首先,根据船舶结构特征,将船舶模型划分为若干个子系统,依次构建子系统并创建子系统之间连接,设置材料参数和吸声系数,构建了全船声学分析模型;其次,依据相关文献的经验公式估算各类噪声源,对航行工况和风场工况的重要舱室(轮机舱、推进舱、会议室、休息区、A甲板舱室、B甲板舱室、C甲板舱室和船长室)进行噪声预报,并根据MSC.337(91)号决议判断目标舱室噪声超标情况,其中,风场工况中主甲板的会议室噪声略有超标,噪声值为62.3dB(A),其余目标舱室的噪声均在限值范围内;同时,从目标舱室频谱图可以看出,噪声声压级随频率的升高先增大后减小,声压级峰值主要集中在1000Hz的中频范围;最后,通过噪声传递路径分析可知,船舶声源经过同层传播进而向上传播对会议室产生影响,噪声主要从底部和右侧传播至会议室,造成会议室噪声超标.对目标舱室会议室敷设吸声材料进一步实现降噪处理,在敷设玻璃棉和橡胶组成的吸声材料后,噪声值从原先的62.3dB(A)降至53dB(A),噪声值降至限值以下. 展开更多
关键词 船舶 舱室 噪声 统计能量法 预报 控制技术
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EMU6动车组气动声学性能分析 被引量:10
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作者 何娇 李盈利 +2 位作者 谭晓明 杨志刚 刘加利 《铁道科学与工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2018年第8期1911-1919,共9页
采用三维、不可压缩和Lilly LES+FW-H方法,对1:8缩比3车编组EMU6动车组以200,250,300和350 km/h的车速运行时进行气动噪声特性数值模拟,得到列车不同速度级运行时的压力、速度与涡量分布,表面脉动压力、辐射声场等气动与声学性能。研究... 采用三维、不可压缩和Lilly LES+FW-H方法,对1:8缩比3车编组EMU6动车组以200,250,300和350 km/h的车速运行时进行气动噪声特性数值模拟,得到列车不同速度级运行时的压力、速度与涡量分布,表面脉动压力、辐射声场等气动与声学性能。研究结果表明:偶极子声源强度主要分布在转向架及其周围的车体表面位置;A计权声压频谱在略小于1 000 Hz频率处测点声压级达到峰值;气动噪声分布频带很宽,噪声能量在1 000 Hz左右较为集中,往高频和低频部分则逐渐衰减;头车流线型附近声压级较大,在尾车以后越远离车体,声压级越小。其研究结果可为高速动车组的气动声学特性优化研究提供参考依据。 展开更多
关键词 动车组 气动噪声 大涡模拟LES 表面脉动压力 声压级
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梁板型声子晶体带隙特性及列车减振性能研究 被引量:2
7
作者 闫庚旺 姚松 +2 位作者 李盈利 周文希 姜旭东 《中南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第7期2929-2940,共12页
基于局域共振型声子晶体的物理特性,在车体夹层板的基础上设计出由基体板、橡胶和散射体组合而成的贴附型/填充型梁板声子晶体。通过数值仿真方法从带隙特性、振动传递特性以及模态振型等方面阐述减振机理,进一步探究结构/材料参数对带... 基于局域共振型声子晶体的物理特性,在车体夹层板的基础上设计出由基体板、橡胶和散射体组合而成的贴附型/填充型梁板声子晶体。通过数值仿真方法从带隙特性、振动传递特性以及模态振型等方面阐述减振机理,进一步探究结构/材料参数对带隙特性的影响。研究结果表明:贴附型局域共振声子晶体由于上下面板与橡胶及铅块共振单元的耦合共振,可产生中低频弯曲带隙(77~172 Hz);填充型局域共振声子晶体内橡胶层包裹的铅柱共振单元以不同相位实现面内振动的动态平衡,可产生中低频面内带隙(117~172 Hz);有限阵列结构对实车关键部位的振动具备较为理想的衰减作用。调整声子晶体结构参数可使其带隙中心频率与目标减振频率范围一致,有助于实现车体多部位减振优化,进而验证其在车体中低频减振降噪应用中的可行性。 展开更多
关键词 轨道交通 声子晶体 带隙特性 局域共振 减振降噪
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周期蜂窝超结构的振动性能分析 被引量:1
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作者 叶玉全 +1 位作者 闫庚旺 李盈利 《噪声与振动控制》 CSCD 北大核心 2023年第5期45-51,共7页
为探究周期蜂窝超结构在动力学减振控制方面的应用潜力,采用数值仿真分析方法,通过能带结构、模态振型、物理特性及有限阵列结构传输特性对周期蜂窝超结构的带隙特性及其形成机理开展深入分析。研究结果表明:在450Hz以内,由硅橡胶组成... 为探究周期蜂窝超结构在动力学减振控制方面的应用潜力,采用数值仿真分析方法,通过能带结构、模态振型、物理特性及有限阵列结构传输特性对周期蜂窝超结构的带隙特性及其形成机理开展深入分析。研究结果表明:在450Hz以内,由硅橡胶组成的二维周期蜂窝超结构(晶格常数α为9.8mm)的能带结构中存在两条完全带隙,并且多条方向带隙(Γ-X)对于拓宽减振频率范围具有重要意义;具有附加连接的二维周期蜂窝结构具有更为显著的带隙特性,而且连接处使用刚性材料更有助于增强弹性波在结构中的衰减性能;无限周期结构的带隙频段和有限阵列结构的振动衰减频段具有较好的吻合性。该项工作可为结构减振设计提供新思路、新方法。 展开更多
关键词 振动与波 周期蜂窝超结构 带隙特性 能带结构 模态振型 振动传输特性
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时速600 km高速磁浮列车天线气动声学影响研究
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作者 吕镇东 杨志刚 +3 位作者 袁思齐 刘翰林 杨成 李盈利 《中南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第11期4561-4572,共12页
基于改进的延迟分离涡模型(IDDES)和K-FWH积分方法,针对有/无天线的3种600 km/h高速磁浮列车工况,研究天线模型对列车远场辐射噪声特征的影响。研究结果表明:天线的存在显著增强了车体表面偶极子源辐射,无天线模型、有天线模型1和有天... 基于改进的延迟分离涡模型(IDDES)和K-FWH积分方法,针对有/无天线的3种600 km/h高速磁浮列车工况,研究天线模型对列车远场辐射噪声特征的影响。研究结果表明:天线的存在显著增强了车体表面偶极子源辐射,无天线模型、有天线模型1和有天线模型2偶极子辐射噪声声压级最大值分别为91.2、96.0和94.6 dB(A),采用可穿透积分面得到的远场辐射噪声声压级最大值分别为98.9、99.8和100.4 dB(A),四极子声源辐射能量占比分别为89.3%、81.5%和83.1%。辐射频谱呈现“宽峰”特征,主能区位于300~1 000 Hz频段,天线的存在使得峰值频率稍向高频迁移,同时有天线模型存在与天线局部扰动相关的小峰值。 展开更多
关键词 高速磁浮列车 气动噪声 IDDES 可穿透积分面 天线
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地铁车底设备激励下地铁车体结构响应分析 被引量:7
10
作者 闫庚旺 闫磊 李盈利 《噪声与振动控制》 CSCD 2020年第3期137-141,共5页
地铁是当今人们日常出行的重要交通方式之一,乘客对于交通方式的乘坐舒适性要求越来越高。地铁车辆在运行过程中,车体结构会因轮轨随机不平顺、设备振动激励等原因引起振动。基于地铁A型车,应用有限元方法对车体进行分析,确定车体主要... 地铁是当今人们日常出行的重要交通方式之一,乘客对于交通方式的乘坐舒适性要求越来越高。地铁车辆在运行过程中,车体结构会因轮轨随机不平顺、设备振动激励等原因引起振动。基于地铁A型车,应用有限元方法对车体进行分析,确定车体主要模态频率和振型;其次,确定车底主要振动源设备,以及车体对各设备振动的响应程度,最后给出相应的优化建议。研究发现,车体横向与垂向振动位移远大于纵向振动位移;司机室以及车顶空调位置处对车底设备振动激励响应最大,车体对各设备响应程度因安装位置不同、设备偏载情况不同、安装位置底板厚度不同、安装方式不同而各不相同;采用隔振设备、响应较大位置加厚处理以及采用柔性悬挂可以减少车体对于车底设备的振动响应。以上发现可为车辆结构优化设计提供理论基础。 展开更多
关键词 振动与波 地铁车辆 模态分析 频率响应分析 有限元模型
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车辆型材结构的隔声性能优化研究 被引量:3
11
作者 张咏琳 汪凯森 +1 位作者 赵艳菊 李盈利 《噪声与振动控制》 CSCD 2019年第5期84-88,101,共6页
高速列车现在已经成为人们出行时相当重要的一种交通方式,但是随着列车速度的不断提升,控制车厢内 噪声也变得越来越困难。车厢内的噪声不但会影响乘客乘坐的舒适度,严重情况下还会伤害乘客的健康。构成车厢的 主要型材结构为双层且带... 高速列车现在已经成为人们出行时相当重要的一种交通方式,但是随着列车速度的不断提升,控制车厢内 噪声也变得越来越困难。车厢内的噪声不但会影响乘客乘坐的舒适度,严重情况下还会伤害乘客的健康。构成车厢的 主要型材结构为双层且带有加筋夹层的铝合金板,对该结构的隔声性能进行优化,以求达到提高车厢整体的隔声性能, 降低车厢内噪声的目的。根据典型车体型材结构建立三维几何模型,通过声学有限元方法分析其隔声量。以型材的隔 声量作为评价其隔声性能的主要参数,基于列车噪声的特点将声辐射的频率范围限定为100 Hz^2 500 Hz,并且重点关 注100Hz^1000Hz频率范围内的隔声量。分析型材结构的尺寸,包括面板厚度、面板间距离、加筋粗细、加筋与面板 间角度等对结构隔声量的影响。研究结果发现仅依靠改变尺寸结构对型材隔声量的优化是十分有限的,并且会极大影 响结构的面密度或刚度,因此基于优化的型材结构,对蜂窝-型材结构进行声学有限元分析,结果显示优化后的蜂窝-型 材结构具有更优异的隔声性能。研究成果可以为实际应用中对于车体型材结构的设计或隔声性能优化提供参考。 展开更多
关键词 声学 双层加筋型材 隔声量 声学有限元 蜂窝结构
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复合负泊松比蜂窝超结构板低频减振特性研究 被引量:2
12
作者 王勇 张汉青 李盈利 《动力学与控制学报》 2023年第7期12-19,共8页
为实现低频宽带减振,将星型蜂窝与内凹六边形蜂窝组合,形成复合负泊松比蜂窝结构.利用多物理场软件COMSOL Multiphysics通过施加Floquet周期性边界条件获得了复合蜂窝元胞的色散曲线,并计算有限周期结构的传输特性,验证色散曲线中带隙... 为实现低频宽带减振,将星型蜂窝与内凹六边形蜂窝组合,形成复合负泊松比蜂窝结构.利用多物理场软件COMSOL Multiphysics通过施加Floquet周期性边界条件获得了复合蜂窝元胞的色散曲线,并计算有限周期结构的传输特性,验证色散曲线中带隙的存在.设计并制备了复合蜂窝超结构板样件,通过试验分析其弹性波激励下的响应,验证有限元分析结果.以低频宽带为目标,利用遗传算法对结构参数进行优化,在1000~2000Hz打开了多条宽频带隙,可以为带隙设计提供有益指导.最后,将地铁实车测试获取的地板振动频谱作为激励,对超结构的减振性能进行了仿真测试,结果表明,复合蜂窝超结构板能够有效衰减列车地板1000~2000Hz的振动峰值. 展开更多
关键词 负泊松比 蜂窝结构 带隙特性 遗传算法 减振性能
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轨道车辆空调送风系统噪声振动传递分析 被引量:1
13
作者 储成龙 +4 位作者 蒲栋 张从慧 刘渠海 张汉青 李盈利 《铁道科学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第5期1833-1845,共13页
随着轨道交通的快速发展,噪声逐渐成为考察列车乘坐舒适性的一项重要指标。作为轨道车辆静止时的主要噪声源,空调送风系统产生的噪声会深刻影响乘客的舒适性体验,控制其噪声水平意义重大。传递路径分析可以评价分析激励点到响应点每条... 随着轨道交通的快速发展,噪声逐渐成为考察列车乘坐舒适性的一项重要指标。作为轨道车辆静止时的主要噪声源,空调送风系统产生的噪声会深刻影响乘客的舒适性体验,控制其噪声水平意义重大。传递路径分析可以评价分析激励点到响应点每条路径的贡献量,从而得到减弱噪声振动危害的方法。为了降低轨道车辆空调机组运行时通过风道传递到客车室内的噪声,对轨道车辆空调送风系统进行噪声振动传递路径的试验和仿真研究。首先,采用现场传递路径分析试验技术,获取其声/振能量传递的详细数据,并基于工况传递路径分析法(OTPA)对各传递路径的贡献量进行初步分析。随后,基于统计能量分析法(SEA)对空调送风系统噪声进行仿真分析,利用试验数据对仿真模型进行修正,验证仿真的有效性。最后,使用修正后的仿真模型探讨送风过程中空气噪声和机械结构振动噪声的产生及在客室内的传播规律。研究结果表明:客室噪声声压级峰值集中在315~1 000 Hz左右的中低频段;空气声是列车客室噪声的主要来源;空气振动是列车客室地板振动的主要来源;噪声激励源按对中部客室的噪声贡献率从大到小排行,依次为送风口,废排口,空调蒸发腔,回风口,空调冷却腔。研究工作可为轨道车辆空调送风系统的减振降噪优化提供参考依据。 展开更多
关键词 轨道车辆 空调送风系统 噪声振动 传递路径 贡献率
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微穿孔板—二次余数扩散体复合结构的吸声特性仿真分析
14
作者 林毅民 李盈利 《噪声与振动控制》 CSCD 北大核心 2023年第1期68-74,共7页
我国铁路建设规模逐渐扩大,列车运行速度不断加快,在运行过程中由于轨道不平顺、列车交汇等产生一系列噪声,而微穿孔板—二次余数扩散体复合结构可以用于解决轨道交通系统的噪声问题。首先通过Comsol有限元仿真对微穿孔板与7阶二次余数... 我国铁路建设规模逐渐扩大,列车运行速度不断加快,在运行过程中由于轨道不平顺、列车交汇等产生一系列噪声,而微穿孔板—二次余数扩散体复合结构可以用于解决轨道交通系统的噪声问题。首先通过Comsol有限元仿真对微穿孔板与7阶二次余数扩散体的复合结构进行吸声特性探究,结合已有的实验结果验证仿真方法的准确性。后续研究二次余数扩散体子背腔排列顺序对复合结构吸声特性的影响,发现只有保持二次余数扩散体腔体的对称性,才能使复合结构的吸声效果较好;探究二次余数扩散体子背腔折叠对复合结构吸声特性的影响,发现二次余数扩散体子背腔折叠对第一个吸声峰毫无影响,只对高阶谐振峰产生影响,背腔折叠的长度越大,第二个吸声峰发生频率越往高频移动;最后分析微穿孔板孔隙率、孔径及板厚对复合结构吸声特性的影响,结果表明微穿孔板的孔隙率及板厚主要影响吸声频率,随着孔隙率(板厚)变大,吸声结构的共振频率稍向高(低)频方向移动,而孔径主要对吸声性能起作用,孔径越小吸声峰越高。有关结论可为低频吸声结构设计提供参考。 展开更多
关键词 声学 二次余数扩散体 微穿孔板 排列 折叠
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内插管共振腔-多孔材料组合吸声板结构低频宽带设计
15
作者 姜旭东 贺义 +3 位作者 汤晏宁 林毅民 李盈利 颜佳慧 《动力学与控制学报》 2025年第4期29-36,共8页
在高速铁路运行速度不断加快的同时,高速列车运行所产生的噪声污染问题日益凸显.本文立足于高速列车中低频噪声污染环境,基于穿孔结构理论及多孔材料,设计了一种在有限空间内针对中低频噪声控制的复合吸声结构,在221~2000 Hz频率范围内... 在高速铁路运行速度不断加快的同时,高速列车运行所产生的噪声污染问题日益凸显.本文立足于高速列车中低频噪声污染环境,基于穿孔结构理论及多孔材料,设计了一种在有限空间内针对中低频噪声控制的复合吸声结构,在221~2000 Hz频率范围内实现了有效吸声.同时基于统计能量法,以某高速动车组气动噪声激励产生的室内噪声进行仿真预测,结果表明:为列车铺设复合吸声结构是一项有效的降噪措施,能够在一定程度上降低高速列车内的噪声值,提升列车乘坐舒适性. 展开更多
关键词 低频宽带吸声 多孔材料 内插管结构 统计能量法 噪声预测
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