Передача звука через стенки канала
Информация - Физика
Другие материалы по предмету Физика
потерь TL формулой Аллена [15] также построено.
Здесь М-масса на единицу площади стен протока и р-плотность воздуха. Видно, что это значительно расходятся с данными измерений и имеет наклон 6 дБ / октаву.
Рис. 6. Фундаментальный режим потерь при передаче в прямоугольных оцинкованных стальных трубах (457 мм*229 мм в поперечном сечении с толщиной стенки 0-64 мм).
- измерения; - волновое решение [21,22]; - - -, закон асимптотических масс; посл.-формула Аллена [15].
Рис. 7. Фундаментальный режим потерь при передаче в стальной трубе площадью поперечного сечения 203 мм2, толщиной стенки 1-22 мм
Крайний случай эффекта резонанса стены показан на Рисунке 7. Эта труба была довольно небольшой, квадратной в сечении, при сравнительно толстых стенах (это фактически трубы, чьи перемещения профиля стен показаны на рисунке 5). Главной особенностью обеих измеренных и прогнозируемых данных является очень большой провал в потерях при 170 Гц, частота самого низкого поперечного резонанса стен. Он настолько велик, что распространяющийся внутри случайный шум может быть слышен снаружи трубы и иметь преимущественный характер звучания. Ниже этого основного резонанса, TL возрастает с понижением частоты, потому что здесь сопротивление стены жестко контролируется. Второй, но менее серьезный резонанс стены проявляется на 1 кГц. Уклон линии 3 дБ / октава не даст хорошего общего описания формы этой кривой ТЛ в низкочастотной области. Хотя конструкция этой части трубы, возможно, атипичная, поведение потерь иллюстрирует важную роль, что влияние резонанса стены может сыграть в некоторых случаях, особенно там, где поперечное сечение трубы квадратное, что приводит к относительно высокой частоте основного резонанса стены [11].
Обсуждение в разделе 2.1 основывается на вопросе сочетания структурного / акустического режимов, и если, как в [21], один использует сочетание режима модели, чтобы найти реакцию стены, возникает вопрос, какие режимы должны быть включены в расчет TL (конечно, описание, которое не включает в себя связь между внутренней областью звука и вибрацией стен исключает также возможности режима структурного типа). Выше низшей поперечной резонансной частоты стен, может, в принципе, быть более одного сочетании режимов, распространяющихся в канале. Мы спрашиваем, какие из этих возможных режимов должны быть включены в нашу модель TL, и какими должны будет их амплитуды? Каммингс [21] решил дисперсионное уравнение (2) численно с использованием метода Ньютона, но эти решения были неизменно акустического типа.
В самом деле, метод Ньютона, не будет работать для нахождения в структурном режиме корней (2), в силу характера данной функции на левой стороне этого уравнения. Ни один из часто используемых численных методов, как представляется, не подходят к решению этого уравнения для структурных режимов (эта проблема не является универсальной и в FE методах, например, структурные режимы возникают как часть процесса поиска собственных значений). Включение акустического режима только на данной частоте все еще дает хорошие предсказания потерь, хотя тоже есть возможность распространения структурных режимов. Каммингс [11] показал, что режимы связи структурного типа могут быть исключительно порождены прямым возбуждением стенок труб, и показал хорошее согласование между прогнозируемыми и измеренными осевыми волновыми числами, но не сосредоточился на роли режима структурного типа в механизме потерь. Поскольку режим структурного типа, как правило, имеют гораздо более низкие фазовые скорости, чем режим акустического типа, он будут излучать гораздо меньше [7, 8]. Частичный ответ на первый вопрос выше, что, поскольку акустический тип режима (в любой заданной частоте) может доминировать на поле излучения звука, он является наиболее важным, и этот режим должен быть включен в формулировку. Если только этот режим включен, у нас есть по существу подход вынужденная волна. Структурный тип режима, как представляется, имеет довольно пассивную, меньшую роль и пока значительная энергия не переходит к нему от режима акустического типа, его роль в прогнозах TL можно в значительной степени игнорировать.
Одним из факторов, который не был удовлетворительно решен на сегодняшний день, является вопрос о факторах структурных потерь, которые должны быть включены в расчеты потерь стены протока, особенно в случае прямоугольных каналов. Автор нашел (например, в работах [9,25,27]), что необходимо использовать аномально высокие факторы структурных потерь порядка 01-для того, чтобы согласовались предсказанные и измеренные TLS данные в окрестности резонансы стены протока. Такой коэффициент высоких потерь гораздо больше, чем внутреннее демпфирование в материале стенки и не может быть объяснен затуханием излучения, поскольку он по-прежнему необходим, даже если связь между стеной и вибрации внешнего звукового поля принимается во внимание [9].
Круглое и искаженное круглое поперечное сечение
Идеально круглые воздуховоды имеют очень высокую стену TL на низких частотах для плоского внутреннего режима, уклон составляет около 9 дБ / октава, а затем появляются два провала на кривой TL, один рядом с круговой частотой и другой вблизи критической частоты для волнового совпадения. Над этими частотами TL круто поднимается вверх.
Рис. 8.
Предсказанные потери [10] для воздуховодов идеально круглого сечения типичной конструкции показаны на рисунке 8 (а), вместе с измеренн