带有孔或隙隔声结构的声传播特性计算方法分析

黄菲 宋艳萍 田丽汝 李绥化（通信作者）

（黑河学院，黑龙江 黑河 164300）

引言：现代化信息技术发展下，产品噪声问题备受关注，如家用电器中的空调、洗衣机、驾驶室内噪声、轮胎噪声等，因此，深入优化产品噪声设计迫在眉睫。相关研究人员需要基于产品噪声治理角度，加强对带孔隙隔声结构声传播特性的计算，以期根据计算结果，科学设计产品隔声构件，将噪声控制在合理范围内。

一、复杂带孔隙声传播特性计算方法

相关研究人员就隔声结构提出刚性假设，带孔隙声传播特性计算方法在孔隙尺寸较小、计算上限频率低于孔隙截止频率时，计算速度和计算精确度较高，具有实际研究的意义。在传递矩阵法支持下，研究人员构建了多种复杂孔隙元件的声传递损失计算解析模型；根究平面假设下孔隙声传播特性进行计算，假设条件为：m=7、n=7在散射声场为时末，端m的=正1 4系、数n=7[1，]。e=计α算/ε公、式K表=ε示（为ε：为孔隙半径）；k（波数）、α

根据平面波原理进行假设：孔内平面波是基于入射波与反射波叠加ρ产生的，假设条件为：R0（抗阻实部）、X0（抗阻虚部）；k（波数）、为空气密度、c（波速）、h为孔隙深度；基于此，相关研究人员推导出圆孔传递速率表达方式为：

矩形孔表达式为：

研究人员不断总结研究方式、计算方法，积极运用传递矩阵法推导平面波假设条件下，一定深度孔隙声传递速率、声传播损失计算公式。并就产品孔隙出入口界面处的声辐射抗阻进行计算，基于不同类型孔隙，产生的辐射阻抗不尽相同，以就不同孔隙类型的声辐射抗阻计算方式进行研究。

二、孔隙出入口界面处的声辐射抗阻分析

（一）圆孔

1.圆孔末端声场一般为半自由场，声辐射抗阻计算方法为：

将圆孔计算方法实际运用在产品隔声结构降噪计算中，可进一步研究孔隙类型对声传播特性的影响，需要就相同孔径、不同孔深多种情况进行验证，确保实验结果的精确性。

（二）矩形孔

将矩形孔长设为a，b为宽，长宽比可表示为β=b/a，声辐射抗阻计算方法为：

经过隔声结构声传播特性计算分析验证，将传递矩阵法实际运用在孔隙损失计算中，假设矩形界面长a=20mm，宽b=20mm、孔深L为100mm，运用上述计算方法，可得出正确的结论，可验证模型建立的正确性，保证产品降噪的可靠性。相关研究人员通过研究推导，发现孔径对孔声传递损失影响较大，当孔径减少的情况下，会在整个频带内提升声传递损失参数，致使声传递损失曲线向高频率趋势上升[2]。

（三）锥形孔

实际将此种计算方法应用到锥型孔隙产品隔声结构声传播特性计算中，可具体得计算出锥型孔声辐射传递损失。

三、以实际案例分析带有孔或隙隔声结构的声传播特性计算方法

以轿车车门之间的孔隙产生的噪声进行研究，车门与车身之间存在一条缝隙，实际处理过程中，相关研究人员将车门与车身之间的缝隙设定为矩形截面细缝，尺寸为20×180×70mm3，根据上文中提到的计算方法进行计算，构建了仿真模型，根据模型计算出车门与车身细缝的声传递损失，反复进行试验验证，尽量将计算误差控制在合理范围内，实验中发现，细缝第一阶波频率为859.6Hz，根据频率范围1000～4000Hz进行计算，发现细缝内部存在高阶波能量传递，未在合理的频率范围内；有研究人员通过计算推到，按照平面波原理进行推断声传递损失，发现当波长小于孔隙即kr<5时，评估结果在较好的状态下，误差在可控制范围内；当计算频率超过孔隙截止频率时，声传递损失计算误差逐渐加大，为带有孔或隙隔声结构的声传播特性提供了可靠的计算依据。

结论：综上所述，通过研究不同类型的孔隙隔声体声传播特性建模计算方法，重点探究了复杂带孔隙声传播特性计算方法、大尺寸带孔隙声传播特性计算方法，并基于三维波动方程解析下进行计算推导，一定程度上提供了带有孔或隙隔声结构的声传播特性通用解析计算方法，保证计算结果误差控制在合理范围内，通过实例解析说明，验证计算方法的准确性和优越性，为带孔隙类隔声结构设计提供科学的设计依据，最大限度降低产品噪声，降低了声辐射阻抗求解的复杂程度。