Расчет кривой поглощения резонансного звукопоглотителя

Простейший резонансный звукопоглотитель (РЗП) представляет собой панель, перфорированную отверстиями, расположенную на некотором расстоянии от жесткой стенки. Коэффициент звукопоглощения резонансного поглотителя имеет максимум на частоте, соответствующей резонансной частоте резонаторов, составляющих систему, а максимальное значение коэффициента поглощения и ширина кривой поглощения a(f) определяется вязкостью воздуха, колеблющегося в отверстиях панели.

Коэффициент звукопоглощения РЗП равен:

 

 

где R ₁ и Y ₁ – соответственно активная и реактивная составляющие безразмерного удельного импеданса РЗП.

Реактивная составляющая импеданса РЗП определяется инерционностью воздуха, колеблющегося в отверстиях панели, и упругостью, сосредоточенной в объеме поглотителя:

 

 

Здесь:

- w = 2p f – циклическая частота звуковой волны,

- с – скорость звука в воздухе,

- l – глубина полости РЗП (расстояние от панели до жесткой стенки),

- h - коэффициент перфорации лицевой панели, равный отношению площади отверстия S_o = p d²/ 4 к площади квадратной ячейки, приходящейся на одно отверстие, S = a ²,

- t – толщина лицевой панели РЗП,

- 2d - концевая поправка, позволяющая учесть дифракционные эффекты при прохождении звуковой волны через отверстия панели.

 

При d / a £ 0,4

 

 

При резонансе Y ₁ = 0. Таким образом, для определения резонансной частоты f_рез следует решить уравнение:

 

 

Eсли длина звуковой волны l >> l (или 2p fl / c << 1), то

 

 

Таким образом:

 

и

 

 

Активная часть импеданса R ₁ обусловлена вязкостью воздуха, колеблющегося в отверстиях. Для вычисления R ₁ можно использовать формулу:

где r_о с – волновое сопротивление воздуха, R _о – активное сопротивление отверстия:

Здесь:

- r₀ = 1,34 кг/м³ – плотность воздуха при нормальных условиях,

- m =2×10^-5Па×с – вязкость воздуха.

Таким образом, для R ₁ окончательно получаем:

 

 

Для построения кривой поглощения a(f) необходимо рассчитать резонансную частоту f_рез, определить границы интервала частот, в котором будет рассчитываться a:

 

 

Затем следует рассчитать R ₁, Y ₁ и a для 8-10 значений f из этого диапазона и построить график зависимости a(f).

УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ

ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

 

6.1 Основная литература

 

6.1.1 Ковригин,С.Д., Крышов,С.И. Архитектурно-строительная акустика./ С.Д.Ковригин, С.И.Крышов. – М.: Высшая школа, 1986.

6.1.2 Вощукова, Е.А. Физические основы строительной акустики: учебное пособие для студентов очного и заочного обучения (направление подготовки бакалавров «Строительство») / Е.А.Вощукова. – Брянск: БГИТА, 2011. –96 с.

 

6.2 Дополнительная литература

 

6.2.1 Исакович М.А. Общая акустика/ М.А.Исакович. – М.: Наука, 1973. – 354 с.

6.2.2 Красильников В.А. Звуковые и ультразвуковые волны в воздухе, воде и твердых телах/ В.А.Красильников. – М.: Гос. изд-во физ.-мат. литературы, 1960. – 560 с.

2.3 Лепендин, Л.Ф. Акустика: Учебное пособие для втузов/ Л.Ф. Лепендин. – М.: Высшая школа, 1978.- 448 с.

6.2.4 Ржевкин, С.Н. Курс лекций по теории звука./ С.Н.Ржевкин. - М.: Изд-во МГУ, 1960.- 200 с..

6.2.5 Осипов Г.Л. и др. Снижение шума в зданиях и жилых районах. – М.: Стройиздат, 1987.

6.2.6 Борьба с шумом на производстве. Справочник/ Е.Я.Юдин,.Л.А.Бори-

сов и др.: Под общ.ред. Е.Я.Юдина. – М.: Машиностроение, 1986. – 450 с.

6.2.7 Защита от шума в градостроительстве: справочник проектировщика/ Г.Л. Осипов, В.Е.Коробков, А.А.Климухин и др. Под ред. Г.Л. Осипова. – М.: Стройиздат, 1993.- 96 с.

6.2.8 Яковлев,Р.В. Тихий дом: шумо- и звукоизоляция жилища /Р.В.Яковлев. – Ростов н/Д: Феникс, 2005. – 219 с.

 

6.3 Методические материалы

 

6.3.1 Методические материалы к практическим занятиям

 

6.3.1.1 Физические основы строительной акустики: Методические указания к практическим занятиям для студентов строительных специальностей /Е.А.Вощукова; Брянск. гос. инженерно-технол. Акад. – БГИТА, 2005.- 20 с.

 

6.3.2 Методические материалы для самостоятельной работы студентов

 

6.3.2.1 Курс лекций «Физические основы акустики»: Раздел «Звуковые волны в воздухе» для студентов экологических и строительных специальностей/Е.А.Вощукова; Брянск. гос. инженерно-технол. акад. - БГИТА, 2005. – 11 с.

6.3.2.2 Курс лекций «Физические основы акустики»: Раздел «Восприятие звука человеком. Источники и приемники звука» для студентов экологических и строительных специальностей/Е.А.Вощукова; Брянск. гос. инженерно-технол. акад. - БГИТА, 2007. – 14 с.

6.3.2.3 Курс лекций «Физические основы акустики»: Раздел «Отражение и преломление звуковых волн» для студентов экологических и строительных специальностей/Е.А.Вощукова; Брянск. гос. инженерно-технол. акад. - БГИТА, 2007. – 12 с.

6.3.2.4 Курс лекций «Физические основы акустики»: Раздел «Методы расчета звукового поля в помещениях» для студентов экологических и строительных специальностей/Е.А.Вощукова; Брянск. гос. инженерно-технол. акад. - БГИТА, 2008. – 17 с.

6.3.2.5 Курс лекций «Физические основы акустики»: Раздел «Шум. Классификация шумов. Действие шума на организм человека» для студентов экологических и строительных специальностей/Е.А.Вощукова; Брянск. гос. инженерно-технол. акад. - БГИТА, 2010. – 12 с.

6.3.2.6 Курс лекций «Физические основы акустики»: Раздел «Резонансные звукопоглотители» для студентов экологических и строительных специальностей/Е.А.Вощукова; Брянск. гос. инженерно-технол. акад. - БГИТА, 2004. – 10 с.

6.3.2.7 Физические основы строительной акустики. Методические указания и контрольные задания для студентов заочной формы обучения строительного факультета/ Е.А.Вощукова; Брянск. гос. инженерно-технол. акад. - БГИТА, 2008. – 20 с.

 

Вощукова Елена Анатольевна