新型道路声屏障设计及仿真

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1、学校代号10532学号S150200346分类号TB122.密级公开硕士学位论文新型道路声屏障设计及仿真学位申请人姓名张群义培养单位机械与运载工程学院导师姓名及职称崔向阳副教授学科专业机械工程研究方向机械CAE论文提交日期2018年04月20日学校代号：10532学号：S150200346密级：公开湖南大学硕士学位论文新型道路声屏障设计及仿真学位申请人姓名：张群义导师姓名及职称：崔向阳副教授培养单位：机械与运载工程学院专业名称：机械工程论文提交日期：2018年04月20日论文答辩日期：2018年05月21日答辩委员会主席：方棋洪教授Designandsimulationofanewroad

2、soundbarrierbyZhangQunyiB.E.(HongheUniversity)2014AthesissubmittedinpartialsatisfactionoftheRequirementsforthedegreeofMasterofEngineeringinMechanicalEngineeringintheGraduateSchoolofHunanUniversitySupervisorAssociateProfessorCUIXiangyangApril,2018新型道路声屏障设计及仿真摘要随着我国现代化进程的脚步加快，道路交通网络越来越发达，机动车数量呈现出爆发性

3、增长的趋势，交通噪声污染问题日益严重。声屏障以其效果显著、价格低廉等优势成为防治交通噪声污染最适用的手段。然而，在治理噪声污染意识越来越强的今天，实际使用的声屏障大都存在插入损失严重不足的问题，降噪效果有待进一步提高。究其原因，主要在于屏体隔声性能不足，同时顶部绕射声衰减过小。因此，设计一种降噪性能优越且实用的声屏障具有重要意义。本文从隔声、吸声和绕射声三个角度分别对声屏障屏体和顶部结构进行了设计，并利用数值仿真手段对其声学性能进行了验证。同时结合声屏障和声子晶体最新的研究成果，设计了声子晶体顶部结构声屏障，主要工作可归纳如下：(1)从吸声和隔声两个层面对声屏障屏体进行了设计和数值仿真。将

4、屏体上部和下部设计成微穿孔吸声板、吸声尖劈和背部钢板组成的三层吸声结构，中部设计成双层亚克力板组成的隔声结构，并通过数值仿真手段检验了其隔声量完全满足设计要求。该结构兼具良好的吸声和隔声性能，对低、中、高频声波均有较好的阻断效果，有效克服了传统屏体对中低频声波隔声效果不好的弱点。(2)从绕射声的角度对声屏障顶部结构进行了设计和数值仿真。根据伪随机序列扩散体设计理论，设计了最大长度序列(MLS)、素根序列(PRD)和二次余数序列(QRD)顶部结构声屏障，通过数值仿真证明了这三种结构插入损失明显高于同尺寸的T型声屏障。三种扩散体结构简单，几乎无需付出额外成本代价就能有效改善声屏障顶部绕射声衰减

5、不足的问题，为提高声屏障绕射声衰减提供了切实可行的方案，具有极佳的实用性。同时针对QRD序列设计了多组声屏障仿真对比模型，以研究不同结构参数对插入损失的影响，为合理设计QRD序列顶部结构提供指导依据，具有重要的参考价值。(3)设计了新型声子晶体顶部结构声屏障并进行数值仿真。根据Bragg散射声子晶体带隙基本理论，设计了以多重散射为核心，同时兼顾共振吸声和多孔吸声材料等吸声方式的多物理效应散射体阵列顶部结构声屏障，根据仿真结果，声子晶体顶部结构大大增加了声屏障的插入损失。声子晶体声屏障在空间上实现相互连通，可以为解决传统声屏障地理隔离和风景线隔断等弊病提供全新的解决思路，同时该声屏障本就是一

6、道独特的风景线，具备良好的美学观赏性，具有广阔的发展潜力和应用前景。关键词：插入损失；数值仿真；伪随机序列扩散体；声子晶体；声屏障II硕士学位论文AbstractWiththeacceleratedmodernizationprocessofChina,theroadtrafficnetworkismoreandmoredeveloped.Thenumberofmotorvehiclespresentsanexplosivegrowthtrend,butthetrafficnoisepollutionproblemismoreandmoreserious.Asremarkableeffec

7、tandlowprice,thesoundbarrierhasbecomethemostsuitablemeanstopreventandcontroltrafficnoisepollution.Nowadaystheawarenessofnoisepollutioncontrolisbecomingstrongerandstronger,however,mostoftheactualsoundbarriersexist