Передача звука через стенки канала
Информация - Физика
Другие материалы по предмету Физика
Передача звука через стенки канала
Акустический прорыв и взлом через стенки канала является важной проблемой в инженерной акустике. Одни из наиболее распространенных применений - в системах отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха (HVAC) и прочие процессы течения газа в каналах (таких, как крупные промышленные глушители), где стенки трубопровода могут быть сделаны из достаточно тонкого листового металла. Внутренний шум передается через стенки вентиляционных каналов в офисы и другие помещения, здания и это может создавать проблемы [1,2], особенно на низких частотах. Боковая передача в изолированных трубопроводах и глушителях может быть частично вызвана тем прорывом и последующим взломом (в этом случае оно может быть названо передачей обходного излучения [3]). (Возможно) благотворное влияние, вызванное прорывом, является естественным ослаблением в неизолированных каналах [4], являющееся следствием прорыва шума и включает в себя уменьшение распространения звука внутри области. При условии, что прорыва не происходит в чувствительных к шуму областях, естественное затухание в канале может быть полезным способом уменьшения уровней звуковой мощности и в трубах большой длины. В трубах с плоскими стенками из листового металла эффекты прорыва и взлома особенно важны на низких и средних частотах.
Акустическое излучение потока газового трубопровода, например, вниз по течению от клапана регулирования давления - другой случай интереса. Здесь, толщина стенки, как правило, больше, чем у обычных металлических листов и поперечное сечение труб будет близко к круглому, с небольшим искажением часто встречаются в качестве круглых воздуховодов из листового металла. Высокочастотный шум, как правило, доминирует в излучаемом спектре, связанным с высоко упорядоченным режимом эффекта распространения шума внутри канала, вызванным окружными структурными колебаниями в стенке трубы [5]. Глушитель автомобиля слой шума является еще одним эффектом, связанным с прорывом шума через упругие стенки каналов. Это является одной из форм боковой передачи в обход прямого излучения шума глушителя.
Хотя есть много общего в физических процессах между акустическим прорывом / взломом в каналах и передачей звука через строящиеся части, различия в деталях между этими двумя явлениями привели к весьма различным подходам к моделированию, принятым большинством работников. В случае потенциальных частей, моделирование, как правило, основываются либо на вынужденной передаче волн в бесконечном ящике или форменной реакции в структуре с соответствующей форменной эффективностью излучения; статистический анализ энергии (САЭ) модели включают в себя как резонансные так и не резонансные реакции частей. Акустика пространств по обе стороны раздела может или не может быть включено в модель. Большинство моделей для прорыва стен труб принимают звуковое поле внутри канала, чтобы состоять из одного или более распространяющегося режима [6] (или жестких режимов канала или сочетания структурных / акустических режимов), в отличие от более или менее диффузного, отражающегося звукового поля, которое часто предполагается существующим в здании пространстве. Излучение звука из стены канала было смоделировано по трем направлениям: аналитически как источник излучения конечной длины прямых труб [7-9], как цилиндрический излучатель конечной длины (или эквивалентный цилиндрический) [9] или численно, используя метод конечных элементов (FE) анализа [9, 10]; все три типа модели были основаны на осевом направлении движения волн. Эти модели контрастируют с более популярными моделями для случая плоских прямоугольных частей, которые часто связаны с концепциями и терминологией извлечения из форменных клеточных моделей и влияние эффекта фазовой отмены, в сочетании с относительной структурной и акустической волновых чисел (угловые режимы, режимы граней, поверхностные режимы, акустически быстрые, акустически медленные режимы). В случае излучения звука из трубы, он обычно был достаточным для рассмотрения вынужденного волнового возбуждения стен каналов волнами, бегущими только в одном направлении. Аксиально-резонансный структурный или акустический эффекты обычно не играют важную роль в прорыве стенок труб, хотя и акустические резонансные и структурные эффекты в сечении плоскости канала очень важны. Концепция сочетания структурного / акустического режимов протока является полезной. Может быть показано, что эти режимы обычно подразделяются на две категории: акустические (где большая часть потока энергии в данном режиме находится в жидкости) или структурный (где большая часть потока энергии находится в структуре) [11, 12]. Такое сочетание режимов может быть использовано в выводах, чтобы представлять общее структурное поле жидкости [13, 14].
Структуры фюзеляжа самолета, кажется, на первый взгляд имеют некоторые общие черты со стенками труб из-за трубчатой формы самолетов, но здесь, гораздо более сложный характер структур самолета и различные пространственные масштабы и частотные диапазоны и более уместными оказываются другие различные методы моделирования. Часто, двойные перегородки из внешней оболочки и внутренней отделки, ограниченные стрингерами и рамами жесткости, рассматриваются в качестве отдельной группы или небольшой группы панелей из-за огромной сложности структур, участвующих в анализе всего целого. Методы анализа