基于建筑声学仿真模拟的视听一体化研究

文中选取莫扎特第四十交响乐多通道录音信号作为声源干信号,以天津文化中心音乐厅为例,通过建筑声学模拟软件ODEON进行声场模拟,将乐队按照乐器划分为49个点声源并分别对应各个乐器的指向性,在观众席设置5个典型接收点位置,分别计算每个声源点至接收点的双耳脉冲响应,再与每个声源点对应的乐器干信号进行卷积,将卷积得到的49个听音信号同步播放合成乐队多声源可听化信号。同时按照传统点声源的可听化方法,在交响乐队中心位置设置一个点声源,计算点声源至接收点的双耳脉冲响应,再与乐队49个干信号进行卷积同步播放得到交响乐单声源可听化信号。视觉方面首先在Sketch up中建立音乐厅的三维真实模型并给各个界面赋予真实材质,将Sketch up的视觉模型输出至VR虚拟现实模拟软件SimLab Composer,调整灯光、材质、环境等参数,对调整好信息参数的虚拟模型进行渲染以获得更好的沉浸感,通过HTC VIVE Cosmos眼镜输出VR虚拟场景,模拟厅堂的三维视觉。在建筑声学视听实验时分别对比多声源与单声源卷积的可听化信号分别在有无VR视觉信号的条件下混响感与ASW(感知声源宽度)这两个建筑声学空间感音质指标的主观评价差别。实验结果表明:采用多声源卷积的可听化信号可以显著提升听音的混响感和ASW;不同接收点位置的改善程度不同;由于单声源与多声源的可听化信号音质差异较为明显,实验过程中听音实验人员更多关注空间感音质的提升,加入VR视觉信号对可听化信号听音主观评价结果无显著提升。

基于动力学和声学仿真的损伤伸缩缝跳车噪声特征

为将跳车噪声特征用于伸缩缝的健康监测,建立了无损和以路面破损导致伸缩缝钢筋外露为损伤特征的有损GQF-C型伸缩缝的仿真模型,采用动力学仿真获取车轮与伸缩缝跳车接触过程的加速度,再将加速度场在声学仿真中表征为声压,研究了不同跳车高度下不同点位麦克风采集到的声压分布,对比无损和有损伸缩缝噪声特征的差异。结果表明:无损和有损伸缩缝跳车噪声特征体现为声压幅值的差异,同时跳车高度也会影响噪声声压幅值,但相较于伸缩缝损伤引起的声压幅值变化影响小。此外,临近伸缩缝的麦克风测点位置对判定伸缩缝健康状态的影响较小。因此,利用跳车噪声可以实现伸缩缝的健康监测。

基于PVM的并行辐射度声学仿真算法

针对建筑环境的复杂性及建筑声学仿真的实时性要求,提出用并行辐射度算法求解整个声场的声能,计算单位脉冲响应,并启用多处理机将频率分段求解,进而得到全频段的脉冲响应.在此基础上,对并行算法复杂度进行分析,同时对一个室内声场进行模拟,验证了算法的有效性,并给出并行算法加速比特性曲线.理论分析与实验均表明,采用并行算法可以有效提高复杂场景声学仿真的效率.

开发在Autocad环境下检测及修改声学仿真模型的命令

介绍了Autolisp语言的基本语法和Autocad图形中3DFACE实体数据表内容,阐明了几个在Autocad环境下检测及修改计算机声学仿真模型的命令的编写原理和方法,并用一个具体实例验证了这些命令。

基于声学仿真分析的城市配电室噪声控制设计

该文基于声学仿真分析方法,选取典型城市配电室进行配电室内外的声场分析和优化,并在此基础上,利用噪声频谱分析的方法,对主变室通风消声器和风机参数进行了优选与匹配。结果表明,采用声学数值分析可以有效指导噪声控制设计,为解决城市配电室噪声问题提供重要依据。

滚动轴承结构声学仿真研究

采用ANSYS有限元软件进行滚动轴承结构模态求解,计算轴承的结构振动响应,通过声学边界元法进行轴承声学仿真。联合仿真研究对轴承在设计阶段进行结构噪声预测有一定工程意义。

建筑声学仿真软件ODEON在混响室设计中的应用

随着建筑声学仿真软件的普遍应用和算法越来越成熟,可直观判断出声场存在的问题,对建筑体型设计给出指导,使早期反射声在时间和空间上能够合理分布,并防止建筑声场出现声聚焦、颤动回声、驻波和声影等声学缺陷,鉴于此本文在混响室的设计中,引进由丹麦科技大学研究开发的建筑声学仿真软件ODEON,进行体型校核、声压级和混响时间T30的模拟仿真计算,从而保证混响室的体型、声场均匀度和混响时间达到设计标准。

声学仿真相关软件的导入处理

在声学仿真中最常用到的几种软件是NX、ANSYS和SYSNOISE。它们各有特点,但综合起来使用才能更完美地解决问题。本文总结了在NX、ANSYS和SYSNOISE中导入处理模型的方法,可以作为实际工作的参考。

基于消声器声学仿真的锚杆车除尘系统噪声恶化分析

井下用锚杆钻车风机除尘系统服役一定周期后噪声恶化,为找出噪声恶化原因,将消声器进行拆解,发现消声器内部穿孔管部分堵塞,多孔吸声材料被煤尘污染。构建消声器声学有限元模型,计算穿孔管被煤尘完全堵塞、部分堵塞及正常使用下消声器传声损失,并初步探讨吸声材料污染对消声器传声损失的影响。仿真结果表明穿孔管堵塞是造成消声器消声性能下降及除尘系统噪声恶化的主要原因,说明要想保证除尘系统噪声水平需要提高除尘系统除尘能力,避免消声器污染。

球径误差对轴承声学特性影响的仿真研究

球轴承中的钢球在加工制造过程中往往存在直径误差,该误差会对轴承的振动、噪声等动态性能产生重要影响,而目前对于轴承的噪声产生机理以及控制也是学术界的一个重要研究课题。针对在装配轴承时如何合理排布存在直径误差的钢球以有效降低轴承噪声这一问题,以QJ211四点接触球轴承为研究对象,首先采用Workbench对含有不同球径误差的轴承进行瞬态动力学分析,计算轴承结构振动响应;然后基于声学有限元方法,利用声学软件Virtual.LabAcoustics对轴承进行结构声学仿真,得到不同工况下的滚动轴承的声压频率响应;最后提取各工况的有效声压数据对比分析。研究结果表明:不同的球径误差值大小、存在直径误差钢球数量和钢球的排布方式都会对滚动轴承的噪声特性产生一定影响。

真空泵复合消声器设计与声学性能仿真

在生产中,排气噪声是干式真空泵最主要的噪声源之一,为了达到降低某新型干式真空泵排气噪声的目的,决定在真空泵排气口处加装阻抗复合式消声器。在消声器基本设计理论的基础上,通过对某新型干式真空泵进行噪声测试,对噪声原始数据进行分析,根据企业实际情况与需求进行消声器结构的初步设计,利用三维画图软件设计出消声器的三维模型,再利用LMS Virtual.Lab软件对设计出的复合消声器进行声学有限元计算和消声器性能仿真实验,仿真分析结果表明该消声器能够满足设计要求。

基于声学仿真对阻抗管校准工作的研究

阻抗管(传递函数法)吸声系数测量误差的校准采用标准试样法,管中宽带声源产生平面波的激励,通过测量两传声器响应信号的传递函数计算得到标准试样的吸声系数,计算与标准试样标准值的差值得到吸声系数的测量误差。在校准中,阻抗管的工作频率范围与标准试样证书中的校准频率范围并不一致,因此在开展阻抗管吸声系数测量误差校准前,需要确定阻抗管工作频率范围,进而确定校准的频率范围,避免造成校准结果的误判。对阻抗管中产生平面波声场的截止频率进行理论分析和仿真计算,并对两种不同管径(边长)、不同传声器间距的阻抗管的吸声系数进行仿真计算,通过仿真计算得出了阻抗管管径(边长)、传声器间距与频率范围之间的数学模型,通过该数学模型能够对阻抗管吸声系数测量误差的校准工作提供一定的指导和借鉴。

膨胀腔消声器声学仿真的一维修正方法

传统一维方法计算消声器声学性能随频率增加误差加大,本文应用管道末端修正系数改善一维方法的计算结果。应用二维轴对称解析方法计算管道末端修正系数,研究结构因素和频率对修正系数的影响规律,研究表明修正系数随截面半径比增加而降低,随频率增加而增加,超过截止频率后修正系数无效。根据计算结果给出修正系数拟合公式并修正传统一维方法,应用一维修正方法计算膨胀腔消声器的传递损失并和实验结果、三维有限元结果进行比较,证明一维修正方法结果精度有明显提高。

随机激励结构-声场耦合振动声学数值仿真研究

结构随机振动产生的噪声场为随机声场,其数值仿真对随机振动结构的降噪设计有重要意义。建立了结构-声场耦合随机振动的有限元模型,推导了声学响应函数的计算方法,利用声学响应函数和激励谱密度函数推导了响应声压的自谱密度函数。以薄板和三维声场耦合随机振动为算例,计算了1Hz～200Hz的声学频率响应函数,并计算了系统受常谱密度和变谱密度随机载荷激励时系统的声学响应。理论推导和实例结果表明,随机振动的声学响应特性取决于声学频率响应函数和激励谱密度函数。

燃烧室声学测量和仿真的误差影响因素分析

动态压力数据对于燃烧室声学特性及燃烧不稳定性的分析具有十分重要的意义,由于测点数量有限,实际工程分析中还需要借助声学仿真补充模态分布及频响曲线等多维信息。某些情况下,主次模态频率间隔较小、主模态幅值不太突出,声学测量和仿真之间的误差会严重影响对实际声模态类型的判断。通过燃气发生器缩尺件声学实验及仿真计算,具体分析了在燃烧室声学特性分析过程中的各种误差源,其中包括测量点位置、来流温度、喷注及测量缩进小腔等。研究表明:声学仿真能够准确得到实际的声学模态频率分布,平均温度引起的频率差异不可忽略,非波腹位置处测量的模态幅值需要考虑测点位置的影响,喷注缩进小腔能使特定模态幅值降低,而测量缩进小腔会导致某阶模态幅值的测量结果偏高。

不同气流速度对竹笛边棱振动声学频率的影响

为探究不同气流速度对竹笛边棱振动声学频率的影响情况,以筒音5——中音指法为基准,以4种气流速度(2.5、5.5、8.0、12.0 m·s^(-1))为变量,利用快速傅立叶变换(FFT)频谱分析法对竹笛边棱振动情况进行声学频率的测定。分析了4种气流速度下一阶频率、泛频、时域特征值(脉冲因子(I)、波形因子(W))、频域特征值(重心频率(F_(C)))、频谱特征值(功率谱熵(E(i)))的变化规律,并基于COMSOL平台验证了声场仿真在竹笛声学频率分析中的可行性。结果表明:随着气流速度的增大,各音阶对应的一阶频率(F(f_(2))~F(e_(3)))明显增大,泛频列也变得更加丰富;脉冲因子(I)、波形因子(W)、重心频率(F_(C))随着气流速度的增大而增大,功率谱熵(E(i))随着气流速度的增大而减小;低音阶(f_(2)~#a_(2))受气流速度影响较大、高音阶(c_(3)~e_(3))受气流速度影响较小;对比实验和仿真结果,结果表明:一阶频率(F(f_(2))~F(e_(3)))平均差异率为7.183%、振幅平均差异率为5.659%,证明了声学仿真在竹笛边棱振动的声学频率分析中的可行性。

剧场室内声学缺陷的改善措施研究与应用

室内声环境作为剧场室内环境质量的重要指标之一,对剧场的实际使用效果和品质起到了关键性作用,受到了越来越多的关注。以具体项目为例,通过对剧场平面、立面及侧墙进行二维声线分析及体形优化设计,分析建筑的声学缺陷来源,提出改善措施,并通过声学仿真模拟验证体形优化设计的效果。可为形体规则的室内剧场提供音质设计方法,并为类似音质问题提供解决思路。

某民用直升机舱内噪声水平仿真分析研究

声学仿真分析是进行直升机舱内降噪设计的有效技术手段,良好的降噪设计有利于提升民用直升机的市场竞争力。结合试验数据和统计能量法分析了某民用直升机的舱内噪声源贡献度,进而采用声学边界元法分析了该型机的舱内噪声水平。研究表明,该型机舱内主要噪声源为:主减振动、发动机振动、主减空间辐射声、发动机空间辐射声和油箱舱空间辐射声,在无内饰状态下人耳敏感频率范围内的舱内场点噪声为129 dB,蒙皮、整流罩和挡板是影响舱内噪声水平的关键结构,在考虑内饰材料后,场点噪声最大可下降5 dB。该分析思路可以为直升机舱内降噪设计提供技术支持。

制动工况下风电偏航摩擦片声学特性研究

针对兆瓦级风力发电机偏航制动器在低速、重载工况下出现摩擦尖叫的现象,本文利用声学仿真方法模拟偏航摩擦片在制动工况下的声学辐射特性,采用正交试验法,通过直观分析与方差分析研究偏航压力、偏航速度、摩擦系数对摩擦片总声压的影响。结果表明偏航制动系统2 m处的总声压随着偏航速度的增大而增大,偏航制动器垂直方向的辐射声压比水平方向的大;在频域范围内1375 Hz附近的声压最大,3000~5000 Hz存在连续高声压;偏航速度对偏航制动系统的总声压影响最大,偏航压力的影响次之,摩擦系数的影响最小;通过合理选择偏航运行工况,可以降低偏航制动系统的总声压,从而达到减小噪音的目的,进而为偏航制动器的设计提供理论指导和数据参考。