微穿孔板空间吸声体（四棱锥）的计算机仿真分析

论文摘要

众所周知,空间吸声体是一种吸声性能较好的吸声结构,它充分利用空间来提高单位投影面积上的吸声量,同时,我国著名的声学家马大猷先生发明了微穿孔板吸声结构理论,微穿孔板也是一种吸声性能较好的吸声结构,并且它还是可以通过计算就可直接得出吸声性能的一种特殊吸声结构,“微穿孔板空间吸声体”结构已在实际工程广泛应用。本文的研究工作主要围绕正四棱锥(后文简称四棱锥)微穿孔板空间吸声体结构声学性能进行了仿真优化,文章从声学材料理论、仿真优化理论和声学材料的仿真优化等三个方面展开。第一,声学材料理论。本文在阅读大量文献的基础上,首先对吸声材料,尤其是对空间吸声体和微穿孔板吸声结构做了详细介绍,其次对于微穿孔板吸声结构并联思想做了合理分析。第二,仿真优化理论。为满足对声学材料的设计需要,本文依据对计算机仿真优化思想,及其理论进行了简明、扼要介绍。第三,四棱锥吸声体的仿真优化。在微穿孔板理论的基础上,利用并联思想,建立了四棱锥微穿孔板空间吸声体不同背后空腔厚度的“并联”模型,并利用计算机仿真优化思想对四棱锥微穿孔板空间吸声体结构,进行仿真。通过软件仿真得到的数据与现场测量数据的对比,证实了该方法的实用性和可靠性。在仿真结果中,对四棱锥微穿孔板空间吸声体结构体型,如等表面积、等底面积等不同体型进行了横向对比,在仿真软件中绘制出其在垂直入射条件下的吸声系数曲线,得出初步结论。同时,对于同一四棱锥微穿孔板空间吸声体结构,分析了不同穿孔直径、不同穿孔板厚度和不同穿孔率的微穿孔板时垂直入射条件下吸声系数曲线,得出了相关结论。本文的研究结果可为建筑师、设计师提供微穿孔板空间吸声体结构设计的基础资料,应用于理论研究、音质设计和噪声控制工程。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 提出问题
• 1.2 研究状况
• 1.3 本文的主要研究目的和内容
• 第二章 微穿孔板空间吸声结构相关声学理论
• 2.1 吸声材料介绍
• 2.1.1 吸声材料的研究和发展状况
• 2.1.2 表征吸声材料性能的物理量
• 2.1.3 吸声材料的类型
• 2.2 空间吸声体结构介绍
• 2.2.1 简介
• 2.2.2 空间吸声板
• 2.2.3 球形及其它立体形空间吸声体
• 2.2.4 圆筒式空间吸声体
• 2.2.5 多种材料选择的空间吸声体
• 2.3 微穿孔板吸声体的基本理论
• 2.3.1 基本方程
• 2.3.2 近似方程
• 2.4 微穿孔板吸声体的并联
• 2.4.1 并联模型的列举
• 2.4.2 并联吸声系数的计算
• 2.5 材料吸声系数的测量
• 2.5.1 驻波管法
• 2.5.2 混响室法
• 第三章 计算机仿真优化设计简介
• 3.1 计算机仿真简介
• 3.1.1 计算机仿真的概念及特点
• 3.1.2 计算机仿真的一般方法
• 3.2 优化设计简介
• 3.2.1 最优化问题的基本理论
• 3.2.2 优化设计的注意事项
• 3.3 计算机仿真优化设计的地位和作用
• 3.3.1 计算机仿真优化设计的地位
• 3.3.2 计算机仿真优化设计的作用
• 3.4 计算机仿真优化设计的工具——MATLAB
• 3.4.1 MATLAB 简介
• 3.4.2 MATLAB 特点
• 第四章 四棱锥微穿孔板空间吸声体仿真模拟基本思想
• 4.1 四棱锥微穿孔板空间吸声体MATLAB 建模过程
• 4.1.1 MATLAB 仿真建模的主导思想及吸声性能求解
• 4.1.2 斜入射分析
• 4.2 仿真结果的验证及对比实验
• 第五章 微穿孔板四棱锥空间吸声体结构仿真分析
• 5.1 板厚对四棱锥空间吸声体吸声性能影响
• 5.2 穿孔率对四棱锥空间吸声体吸声性能影响
• 5.3 相同的投影面、不同体型对四棱锥空间吸声体吸声性能影响
• 5.4 相同的表面积、不同体型对四棱锥空间吸声体吸声性能影响
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文