基于物理环境模拟优化的多尺度城市设计方法探索——以钱塘江滨水区为例

在国土空间治理背景下,解决城乡发展不协调、生态系统不健康等问题,实现健康可持续的城市物理环境,已成为城市发展的核心议题。风环境、热环境、声环境的数据综合分析及城市物理环境与空间形态的耦合优化研究,为城市空间品质提升提供了技术方法支撑。从城市物理环境量化模拟入手,结合多尺度城市设计整体性实践,构建物理环境现状模拟-耦合优化-设计提升的方法框架,并通过钱塘江滨水区的实证研究,探索了城市设计过程中基于城市物理环境模拟优化的城市空间形态布局及多尺度优化策略,以期将精细化的城市设计思维融入空间规划全过程。

具有并联不等深度子背腔序列的微穿孔板吸声体吸声特性

详细讨论了一种新型宽频带微穿孔板(MPP)吸声体的吸声特性,该吸声体由单层MPP和基于二次余数扩散体(QRD)深度序列设计的多个并联且深度不等的子背腔组成.首先,从理论上提出了该吸声体正入射吸声系数的解析计算方法;然后,建立了有限元数值仿真模型验证所提出的解析计算方法,并分析该吸声体的正入射吸声特性;最后,在矩形驻波管内基于传递函数法实验测量了该吸声体样品的正入射吸声系数.实验结果表明,所提出的该类吸声体正入射吸声系数的解析计算方法准确可靠.同时,在460~3 500 Hz的频率范围内,采用解析计算方法预测的该类MPP吸声体的正入射吸声系数不小于0.5,最大吸声系数能达到0.98.

道路声屏障底部漏声问题的一种有效解决方法

详细分析了道路声屏障工程中常出现的声屏障底部漏声问题,并结合道路噪声特性,提出了一种专门用于解决这一问题的护栏声屏体技术。实例验证表明护栏声屏体使原有的道路声屏障的降噪量提高了3～4dB,能很好地解决道路声屏障底部安装缝隙的漏声问题,提高声屏障的整体降噪效果,同时也提升了道路声屏障的整体视觉效果。

基于物理环境数字地图的城市设计逐级优化——过程性探索

在高强度的人工建设和城市活动影响下,城市空间环境品质问题日趋严重,创建宜居的城市空间物理环境也随之成为了当今城市、建筑和景观设计的重要主题,因此城市物理环境研究成为当下城市空间品质提升的关键着力点。但从目前城市规划设计的实践情况来看,物理环境研究缺乏综合集成研究,缺乏和规划设计的交互反馈优化。在物理环境与城市空间形态耦合研究的基础上,阐述了城市物理环境数字地图的建构理论和方法,通过scSTREAM,Cadna/A和ENVI-met等城市物理环境模拟和分析软件,构建起城市物理环境评估模型,从风、声、热3个维度对城市设计方案进行多轮物理环境模拟及交互反馈,实现从地段、街区到建筑组团的逐级优化过程。文章通过常州火车站地区的实证探索,研究城市物理环境数字地图在城市设计中的应用,验证物理环境评估模型可以在一定程度上提高城市设计的空间舒适度,促进城市设计空间布局的人本性、科学性、合理性。据此建立基于物理环境优化的城市空间布局理想图式,形成对于城市空间物理环境问题的具有针对性的实践路径。

简易布窗帘及课桌对教室空场混响时间的影响

采用实验测量和数值仿真研究了常用简易布窗帘及课桌对国内大学典型教室空场混响时间的影响规律和机理.首先,选取了尺寸为16.8 m×10.2 m×3.78 m的新建教室,分别在未安装窗帘和课桌、仅安装窗帘、已安装窗帘和课桌等多种状态下,使用中断声源法对其空场混响时间进行了实验测量.然后,基于Raynoise建立了该教室上述多种状态下的声场仿真模型.将仿真结果与实验测量结果进行对比,推算出了该教室各内表面、窗帘和课桌的吸声系数.结果表明,窗帘主要通过吸声而课桌则通过吸声以及几何结构来改变教室混响,并且窗帘和课桌可分别使该教室空场混响时间至少降低54%和27%.

有限大背腔单层微穿孔板吸声体吸声特性研究

基于声有限元数值方法研究了有限大背腔单层微穿孔板吸声体的吸声特性.首先,建立了该类单层微穿孔板吸声体的有限元数值模型,并采用等效电路法对其准确性进行了验证.然后,基于已验证的仿真模型讨论了有限大背腔单层微穿孔板吸声体的斜入射吸声性能,以及背腔宽深比对其扩散场吸声系数的影响规律.结果显示,在正入射条件下,单层微穿孔板吸声体的吸声性能主要受到有限大背腔非切向模态的影响,而在斜入射条件下,主要受到切向模态的影响;不同入射角度的声波会激发有限大背腔不同的切向模态,从而改善单层微穿孔板吸声体的高频吸声性能;调整背腔宽深比能有效控制单层微穿孔板吸声体扩散场吸声系数曲线高频吸声峰的位置,并且存在最佳宽深比使其同时具有较高的吸声系数和较宽的吸声频带.本文可为噪声控制工程和室内声学设计提供有用的参考.

一种应用于电梯井的复合吸声结构及其吸声参数研究

为减弱电梯井噪声干扰,提出一种能应用于井内壁的复合吸声结构.基于Attenborough提出的“多孔材料表面声阻抗”理论和David and Colin提出的”穿孔板声阻抗”理论,探讨其吸声性能的参数优化方法.使用可与井壁一体化的阻尼石膏砂浆板为基材,复合岩棉板与水泥砂浆穿孔板组成井内壁吸声结构.基于理论分析、数值模拟与实验测量,通过分析该结构的岩棉板厚度、流阻、孔隙率等参数和穿孔板穿孔率、厚度、密度等参数对结构正入射吸声性能的影响,讨论了该吸声结构的参数优化方法.结果显示,岩棉板的孔隙率、流阻率和容重以及穿孔板的穿孔率、厚度对复合吸声结构性能起到关键性作用,增加穿孔板厚度、降低穿孔率、增加多孔材料的孔隙率可加强结构的低频吸声性能,反之则加强高频吸声性能;优化后的复合吸声结构,在600和1600 Hz的正入射吸声系数分别达到0.6和0.8.结果表明,提出的复合吸声结构在电梯井噪声控制中显然具有应用潜力.

QRD位置对房间声场均匀度的影响研究

QRD(Quadratic Remainder Diffuser)作为调控房间声场均匀度的常见材料,其在房间中的分布位置影响房间声场均匀度的调控效果.研究了QRD在房间中不同的位置分布对房间声场均匀度的影响.通过混响室实验测试的方法,改变QRD在混响室中的分布位置,测试了六种布置方案,研究频域、时域分析QRD位置的改变对不同测点间声压级关系的影响.结果发现:频域内,Sp(声压级平方的标准差)比SL(声压级的标准差)描述声场均匀度更加合适,尤其适用于低频声场;随着频率的升高,SL对声场均匀度的描述准确度提高;时域内,当房间内QRD的面积一定时,其均匀分布于房间的天花板或者侧墙时,声场内各点的声压级标准差较小,声场均匀度较好;为发挥QRD低频吸声的优势,应将其布置于房间低频模式声压值极大位置,即降低由于共振频率引起房间声场不均匀的影响程度.

阻抗管内非标准尺寸样品的正入射吸声系数测量

针对尺寸显著小于阻抗管横截面的非标准尺寸样品,提出了一种阻抗管内非标准尺寸样品的正入射吸声系数测量方法,分析了其参数对测量结果的影响,并与标准尺寸样品(与阻抗管横截面相同)比较。首先在其旁布置一种具有特定声阻抗的同厚度的声学材料(PAM),形成与阻抗管横截面相同的表面平整的非连续阻抗试件(IAIS),然后根据GB/T 18696.2—2002测得IAIS表面声阻抗,并基于声电类比法计算得到非标准尺寸样品的表面声阻抗及其正入射吸声系数。结果表明,非标准尺寸样品的面积率越大或声扩散边界长度越小,该方法精度越高;当非标准尺寸样品为多孔材料时,选择非刚性的、声阻抗与之接近的PAM也可提高测量精度;而非标准尺寸样品为共振吸声结构时,选择刚性PAM时,本文方法仍具有一定精度。

两端开口空间的声场研究

研究了两端开口空间中声压分布同封闭空间和长空间中的不同,比较传统赛宾公式、改进赛宾公式和声线法对这种空间的估计准确度,同时对其中出现非指数衰变曲线进行讨论,分析其产生的原因、影响因素和规律。文中使用声线法进行数值计算,并且通过实验来和数值结果比较,验证结论。研究表明:两端开口空间中的稳态声压分布与封闭空间和长空间明显不同,混响时间的计算不能再使用传统赛宾公式,声线追踪法无法完全准确地估计稳态声压;其中出现非指数衰变曲线的原因经分析为空间内各不同活跃度的小区域之间的声能量耦合造成,而能否被观察到取决于能否满足耦合空间理论中对于双斜率衰变曲线出现的要求,直观上只要观察点和声源距离相差不远,并且不都在空间中央便可观察到明显的双斜率衰变曲线。

大型机力通风冷却塔噪声控制设计

机力通风冷却塔广泛应用于医院等大型公共建筑中的中央空调循环冷却水系统,运行时对周边环境的噪声影响很大。针对张家港市第一人民医院使用的4组共16台机力通风冷却塔,首先基于声线追踪法数值仿真模型,定量分析了这些冷却塔对周边环境的噪声影响,提出了噪声控制的综合治理方案,并定量预测评价了治理效果;之后,对方案实施后的实际治理效果进行了详细测量。结果显示,方案设计阶段的仿真预测结果与实测结果偏差小于3 d B,仿真模型准确可靠;方案实施后,在冷却塔周边居民区最不利噪声敏感点的降噪量达10.8 d BA,成功达到了工程预期目标。该工作可作为中央空调室外大型机力通风冷却塔噪声控制工程的有益参考。

真正的良师益友

有这样一位老师,她衣着朴素、温柔可亲、教学有方,温暖的笑容里,满是对学生的爱,她就是我真正的良师益友——书法老师王月伟。因为我的父亲是一位语文老师,所以非常注重我的语文学习,尤其是书写,我也十分喜欢写字,于是,父亲就给我报了王老师的书法培训班。自从上了王老师的书法班,不但我的书法有了长进,就连精气神也不一样了。在我眼里,王老师真是教学有方。