基于声辐射度法分析耦合空间中声能衰变

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2、经注明引用的内容外，本学位论文的研究成果不包含任何他人创作的、已公开发表或者没有公开发表的作品的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任由本人承担。学位论文作者签名：旅轧九第1章引言第1章引言1．1概述室内声学是建筑声学领域中一个重要的分支，研究对象主要为形状简单、空间形式单一独立的声场中声波的传播规律。经历近百年来的发展，其基本理论以及在工程实践中的应用经验也日臻完善。特别是对混响时间的计算，在室内声场符合其理论假设条件的前提下，用Sabine或者Eyring公式得到的预测值与实验测量结果误差很小。但是

3、随着建筑水平发展以及人们对建筑物使用要求不断提高，空间形式简单的建筑，特别是观演类建筑物，逐渐被空间形式复杂的建筑所代替。在这种结构复杂的空间声场中，以往建筑声学理论的应用就受到了很大的限制，其理论预测结果与实际情况也往往相距较远。其中，耦合空间便属于这一情况。耦合空间，在声学中可以广义的定义为，由多个独立的子空间通过透空的开口或者可透声的隔墙相连接而组成的统一空间n1．在声波的传播过程中，由于各个子空间声场之间地相互影响、干扰，使得每个子空间声场中的声学特性都与原来其作为单一空间声场时不同。在现实生活中，耦合空间可以说是随处可见。例如：教堂中由柱子与各个拱形墙之间相隔开的小

4、空间可以被视为耦合空间中的子空间；歌剧院中巨大的舞台与观众厅以及厅内深度较大的眺台可以被视为耦合空间中的子空间；另外，写字楼办公空问中由隔板而分割而成的一个个半敞开的办工区也可以算为最为常见的耦合空间形式。相对于空间形式单一的声场而言，耦合空间声场中的声学特性有许多特别之处。其中，耦合空间声源空间(即其它文献中常指的主空间，mainroom)中声能衰变曲线呈多斜率形式以及耦合空间内各子空间之间的声压级差，最受建筑声学工作者的关注。W．C．Sabine发表于1930年的论文配1也许可以被作为最早的关于耦合空间声场的科研成果。文章中Sabine给出了测量由两个子空间所组成的耦合空

5、间中声波在各子空间之间传播过程中传播损失的方法。1932年，Eyring基于第1章引言统计声学理论，建立了第一个针对耦合空间的声能随时间衰变预测模型。从此也揭开了耦合空间问题研究序幕。在随后七十多年中，耦合空间问题研究发展也大致经历了两个阶段。二十世纪三十年代到九十年代之间，为第一个研究阶段。这个时期，耦合空间问题研究主要集中在如何建立一个合理有效的空间声场内能量衰变模型，当然这些模型几乎均以统计声学理论为基础。二十世纪九十年代以后，为耦合空间声场问题研究的第二个阶段。此时，计算机运算能力和声场计算机模拟技术不断发展，扩展了人们处理问题的手段，也增强了对空间形式复杂的声场的预

6、测能力。耦合空间问题研究开始从理论研究发展到实践研究中。越来越多的声学工作者开始重点关注影响耦合空间声场中音质的变化的条件，希望能够给工程实践应用一定的指导。而这段时期一些利用耦合空间形式来进行音质调节的音乐厅堂(例如美国达拉斯音乐厅、纽约克劳斯．欣得斯音乐厅、英国伯明翰音乐厅、新加坡音乐厅等等)相继成功使用，也给与人们对于耦合空间实际应用以极大的信心。美国声学工程公司Artec公司甚至提出“2l世纪音乐厅”的构想，认为可以通过用升降顶板或者两侧联通大容积的混响室等综合措施，达到大幅度改变厅堂内体积、改变厅内混响实际以及协调音质的目的‘31o耦合空间的研究大致划分为依据两个主

7、要研究方法、研究三个主要内容。两个主要研究方法为分别为以统计声学理论为基础的声场中声能量衰变模型以及以几何声学理论为基础的声场模拟计算方法。三个主要研究内容主要为基于统计声学理论的声能衰变模型的建立、基于几何声学的耦合空间声场计算机模拟算法的改进、以及依据两种研究方法为手段，针对耦合空间的关于工程设计方面的研究。本章主要对耦合空间问题研究中的三个主要内容的研究发展过程进行概述，确定论文的研究目的、工作内容以及研究方法。1．2耦合空间研究发展文献综述1．2．1基于统计声学理论的耦合空间声能衰变预测模型发展