Bariery akustyczne

Stosowanie barier akustycznych może być jednym z najlepszych sposobów na zminimalizowanie hałasu w danej przestrzeni. Są one jednak również jednym z najtrudniejszych do wdrożenia ze względu na konieczność zachowania wysokiego poziomu precyzji.

Optymalne projektowanie ekranów akustycznych w kształcie litery Y

Optymalne projektowanie ekranów akustycznych w kształcie litery Y można uzyskać stosując wieloprzedmiotowy algorytm ewolucyjny. Dąży on do znalezienia konstrukcji barier o maksymalnej skuteczności ekranowania. Podejmowane są również próby minimalizacji kosztów wykonania bariery. Obliczane i prezentowane są widma strat wtrąceniowych (IL) optymalnych konstrukcji. Wyniki przedstawiono w formie graficznej.

Najważniejszym celem projektowania optymalnego kształtu ekranów akustycznych w kształcie litery Y jest dostosowanie widma strat wtrąceniowych bariery w celu maksymalizacji jej skuteczności ekranowania. Ponadto, uwzględnia się również koszt bariery oraz zmierzony poziom dźwięku w receptorze.

Do problemu projektowania ekranów akustycznych zastosowano szereg algorytmów. Niektóre z nich wykorzystały algorytmy genetyczne. Inne wykorzystały metody optymalizacji kształtu. Metody te zostały zastosowane w różnych dziedzinach inżynierii. Stwierdzono, że są one skuteczne w generowaniu bardziej efektywnych akustycznie projektów. Jednak są one również wysoce obliczeniowe. Dlatego projektanci szukają alternatywnego podejścia.

W artykule wprowadzono wieloobiektowe ramy optymalizacji kształtu w celu poprawy wydajności bardzo cienkich ekranów akustycznych. Metody są zastosowane do kilku różnych typów ekranów, w tym w kształcie litery T, w kształcie widelca i w kształcie drzewa. Ponadto, są one testowane na prototypie. Prototyp został wykonany i przetestowany eksperymentalnie. Wykazał on również skuteczność w izolowaniu hałasu o niskiej częstotliwości.

Optymalne projektowanie kształtu barier w kształcie litery Y uzyskuje się za pomocą dwuwymiarowej metody elementów brzegowych. Metoda ta polega na obliczeniu frontów niezdominowanych modelu bariery i porównaniu ich z frontami zdominowanymi. Może być również wykorzystana do prognozowania działania pojedynczych barier akustycznych. Model zastosowany w pracy oparty jest na modelach badanych w literaturze.

Ponadto, optymalny projekt kształtu barier przeciwhałasowych w kształcie litery Y uzyskuje się również poprzez uwzględnienie kosztów bariery. Obejmuje to materiał, z którego wykonany jest profil bariery. Drugą funkcją celu jest całkowita długość profilu bariery. Osiąga się to poprzez rozważenie długości każdego elementu w dyskretyzacji bariery.

Bardziej szczegółowe sformułowanie tej metodologii jest przedstawione później. Dwie funkcje celu są porównywane ze sobą, a najlepszy jednocelowy optymalny projekt jest włączany do początkowej populacji.

Trójkąt Sierpińskiego

We fraktalu Sierpińskiego występuje kilka skończonych kryształów sonicznych. Należą do nich trójskład i dwuskład. Są one przydatne do wytworzenia zwartego i małego urządzenia. Wykorzystując trójkąt Sierpińskiego można skonstruować akustyczne bariery tłumiące. Odbywa się to za pomocą kombinacji wstępnie uformowanej struktury nukleacyjnej i losowego zestawu trójkątów równobocznych.

Trójkąt Sierpińskiego to prosta zasada podziału skończonego oparta na trójkącie równobocznym o podstawie równoległej do osi poziomej. Można ją skonstruować przez przeskalowanie trójkąta równobocznego o współczynnik równy połowie.

Trójkąt Sierpińskiego ma trzy gałęzie tworzące kąt 120 stopni. Trójkąt jest zarysowany przez drzewo fraktalne. Istnieje kilka wariacji na temat tej techniki. Jedną z najbardziej znanych jest ta stworzona przez Simona Becka w śniegu. Znalazła się ona w Kalendarzu Obrazów Matematycznych na 2013 rok.

Zaproponowano różne inne warianty. Jedną z metod jest przeskalowanie trójkąta o współczynnik połowy, a następnie przetłumaczenie go, aby dopasować go z powrotem do oryginalnego trójkąta. Ten proces jest również znany jako Sierpiński Gasket. Sierpiński Gasket jest bardzo ciekawą strukturą topologiczną. Jest ona podobna do konstrukcji stosowanej w kościołach Rzymu z XI wieku. Metoda ta może być również wykorzystana do stworzenia krótkiego zarysu trójkąta.

Istnieje niewielkie prawdopodobieństwo, że metoda uszczelki Sierpińskiego może doprowadzić do powstania bardziej rozbudowanej struktury. Może to być spowodowane zubożeniem płytek VE-00. Jednak duża ilość stężenia equimolarnego jest również możliwą przyczyną morfologii. Zaobserwowano kilka dużych domen bezbłędnych z ośmioma rzędami doskonałych trójkątów Sierpińskiego.

Trójkąt Sierpińskiego był również opisywany jako krzywa, która w każdym punkcie przecina samą siebie. Konstrukcja ta jest również opisywana jako krzywa kantorowska i jordanowska. Choć trójkąt może być matematyczną abstrakcją, to struktura fraktalna jest w rzeczywistości realnym obiektem w postaci kryształu.

Ten kryształ może być rzeczywiście rurka, która otworzyła się na adsorpcji do miki. Mógł też powstać wcześnie podczas wyżarzania. Był to logiczny sposób na zbudowanie fraktala w wyniku nukleacji struktury siatki DAO-E. Uprościło to konstrukcję poprzez zminimalizowanie liczby możliwych alternatywnych struktur.

Podpoziomowy szczelinowy ekran akustyczny (SSAS)

W ciągu ostatnich dwóch dekad, alternatywne systemy ekranów otrzymały znaczną uwagę. Niektóre z nich to metasfery akustyczne typu space-coiling (SCAM), które zawierają tablice szczelin o głębokich odstępach podfalowych, perforowanych w cienkiej płycie. Struktury te wykazały znakomite możliwości manipulacji falami. Jednakże, są one skomplikowane w realizacji i nie mogą bezpośrednio manipulować akustycznymi polami bliskimi.

Niedawno opracowano nowy ekran przeciwhałasowy oparty na szczelinach podfalowych jako alternatywę dla klasycznych ekranów akustycznych. Ekran ten prezentuje rezonanse Fabry’ego-Perota.

Nowy ekran ma potencjał do wykorzystania w różnych zastosowaniach. Na przykład, akustyczny wzór dyfrakcyjny może być dostosowany poprzez zmianę rozmiaru i kształtu szczelin. Wydajność ekranu została oceniona w kontrolowanych warunkach.

W tym badaniu użyliśmy mikroskopowego modelu sprzężonej fali do modelowania akustycznych właściwości dyfrakcyjnych ekranu. Model ten zapewnia półanalityczne podejście do ustalenia podstawowej fizyki w nowym systemie. Byliśmy w stanie przewidzieć wydajność ekranu przed jego skonstruowaniem.

Akustyczny wzór dyfrakcyjny został uzyskany przez połączenie transmisji i wtórnych rozproszeń ze wszystkich szczelin. Ten dyfrakcyjny wzór jest wynikiem propagacji wewnątrz każdej szczeliny mającej prawie zerową prędkość fazową w pobliżu rezonansu HR.

Hałas to niepożądane dźwięki, które są wytwarzane przez człowieka, przemysł oraz hałas w środowisku. Głównym problemem środowiskowym w krajach uprzemysłowionych jest hałas. W celu zwiększenia skuteczności ekranowania badano różne konstrukcje ekranów akustycznych. Jednakże, nadal trudno jest osiągnąć wysoki efekt ekranowania. W niniejszym badaniu przetestowano działanie nowego ekranu szczelinowego o długości podfalowej i porównano jego skuteczność z klasycznymi ekranami akustycznymi.

Przeprowadziliśmy symulacje numeryczne, aby przewidzieć wydajność ekranu przed jego wyprodukowaniem. Symulacje te zostały przeprowadzone w programie Comsol Multiphysics 3.5a i zawierały moduł Acoustics Pressure. Symulowane pola akustyczne zostały wyeksportowane do dalszej analizy. Zmierzone i obliczone IL zostały porównane przy normalnym nachyleniu. Zmierzona IL obejmowała zakres od 100 do 2500 Hz w krokach co 6 Hz. Obliczona IL została również użyta jako wskaźnik do wyrażenia tłumienia akustycznego.

Ocena współczynnika redukcji hałasu (NRC)

Użycie ocen NRC jest powszechnym sposobem oceny wydajności akustycznej barier akustycznych. Oceny te są matematycznym współczynnikiem, który reprezentuje energię dźwiękową pochłanianą przez materiał. Wartości NRC mogą wynosić od 0,0 do 1,00. Niektóre materiały mają wyższe oceny NRC niż inne.

NRC jest przydatna do szybkiego przedstawienia właściwości akustycznych produktu, ale nie jest jedyną metodą stosowaną do oceny tłumienia akustycznego. Lepszą metodą jest pomiar straty transmisji dźwięku (STC) danego materiału. Liczba ta jest uzyskiwana na podstawie danych dotyczących utraty decybeli przy kilku częstotliwościach.

STC to standardowa ocena absorpcji dźwięku w Ameryce Północnej. STC obejmuje najczęściej występujące w tym regionie hałasy. Jest to w zasadzie średnia z 16 punktów częstotliwości.

Współczynniki pochłaniania dźwięku są zazwyczaj określane w pomieszczeniach pogłosowych w wykwalifikowanych laboratoriach badań akustycznych. Testy są zwykle wykonywane na próbkach o określonej wielkości. Testy te przeprowadzane są na różnych materiałach, w tym na drewnie, metalu i włóknie szklanym.

Oceny NRC są zwykle podawane dla konkretnego produktu lub zespołu. Wzór i geometria konstrukcji materiału może mieć wpływ na wyniki. Materiały o dużej chłonności będą miały wyższe oceny NRC. Materiały, które są mniej chłonne, będą miały niższe oceny. Może to być mylące.

Oprócz pomiaru absorpcji dźwięku, NRC reprezentuje również zdolność materiału do odbijania dźwięku. Jeśli materiał pochłania wszystkie dźwięki, ocena będzie wynosiła 0, a jeśli odbija wszystkie dźwięki, ocena będzie wynosiła 1.00.

Materiały o wyższych wskaźnikach NRC mogą nie być skuteczne w pochłanianiu dźwięków o niskiej lub wysokiej częstotliwości. Ponadto, grubość materiału może również wpływać na jego wydajność. Materiały, które są grube i mają właściwości trójwymiarowe mogą być bardziej chłonne niż materiały, które są mniej chłonne.

Alternatywnie do NRC, do pomiaru absorpcji dźwięku przez materiały stosuje się wskaźnik Sound Absorption Average. Uśrednia ona więcej punktów w szerszym zakresie częstotliwości. Średnia jest zaokrąglana do najbliższego 0,05.

Średnia z czterech częstotliwości o jednej trzeciej oktawy jest następnie wykorzystywana do obliczenia NRC. Średnia jest obliczana według wzoru: (NRC) (250+500+1000+2000)*0,5.

Dane adresowe:

AKTE www.ogrodzeniaplastikowe.info – ekrany akustyczne – Kontakt
ul. Morasko 17, 61-680 Poznań
Telefon: 61 665 06 06
kom: 784 377 784
opłata za połączenie wg taryfy operatora
e-mail: [email protected]