Об одном методе повышения эффективности шумоподавляющих барьеров
Предложена усовершенствованная конструкция шумоподавляющего барьера. С помощью метода частичных областей проведено эффективное численно-аналитическое моделирование звукового поля, рассеянного барьером. Результаты расчетов отображены в наглядной графической форме. Показано и обоснованно преимущество...
Gespeichert in:
| Datum: | 2006 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russisch |
| Veröffentlicht: |
Інститут гідромеханіки НАН України
2006
|
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/975 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Об одном методе повышения эффективности шумоподавляющих барьеров / И. В. Вовк, В. Т. Мацыпура, Т. А. Сотникова // Акуст. вісн. — 2006. — Т. 9, N 2. — С. 17-26. — Бібліогр.: 10 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859640515308290048 |
|---|---|
| author | Вовк, И.В. Мацыпура, В.Т. Сотникова, Т.А. |
| author_facet | Вовк, И.В. Мацыпура, В.Т. Сотникова, Т.А. |
| citation_txt | Об одном методе повышения эффективности шумоподавляющих барьеров / И. В. Вовк, В. Т. Мацыпура, Т. А. Сотникова // Акуст. вісн. — 2006. — Т. 9, N 2. — С. 17-26. — Бібліогр.: 10 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| description | Предложена усовершенствованная конструкция шумоподавляющего барьера. С помощью метода частичных областей проведено эффективное численно-аналитическое моделирование звукового поля, рассеянного барьером. Результаты расчетов отображены в наглядной графической форме. Показано и обоснованно преимущество нового типа барьера по сравнению с традиционным (в виде простой стенки).
Запропоновано вдосконалену конструкцію шумозаглушуючого бар'єра. За допомогою метода часткових областей проведено ефективне чисельно-аналітичне моделювання звукового поля, розсіяного бар'єром. Результати обчислень відображено в наочній графічній формі. Показано й обгрунтовано перевагу нового типу бар'єра у порівнянні з традиційним (у вигляді простої стінки).
The improved design of the noise-suppressing barrier is offered. Using the method of partial domains, the efficient numerical-analytical modeling of the sound field scattered by the barrier is conducted. Calculation results are represented in a pictorial graphic form. The advantage of the new barrier type in comparison with the traditional one (in the form of a simple wall) has been demonstrated and proved.
|
| first_indexed | 2025-12-07T13:21:23Z |
| format | Article |
| fulltext |
ISSN 1028 -7507 Акустичний вiсник. 2006. Том 9, N 2. С. 17 – 26
УДК 534.1
ОБ ОДНОМ МЕТОДЕ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ
ШУМОПОДАВЛЯЮЩИХ БАРЬЕРОВ
И. В. ВО В К∗, В. Т. МА Ц ЫП У РА∗∗, Т. А. СО ТН И К ОВ А∗
∗Институт гидромеханики НАН Украины, Киев
∗∗Национальный технический университет Украины “КПИ”, Киев
Получено 30.05.2006
Предложена усовершенствованная конструкция шумоподавляющего барьера. С помощью метода частичных обла-
стей проведено эффективное численно-аналитическое моделирование звукового поля, рассеянного барьером. Резуль-
таты расчетов отображены в наглядной графической форме. Показано и обоснованно преимущество нового типа
барьера по сравнению с традиционным (в виде простой стенки).
Запропоновано вдосконалену конструкцiю шумозаглушуючого бар’єра. За допомогою метода часткових областей
проведено ефективне чисельно-аналiтичне моделювання звукового поля, розсiяного бар’єром. Результати обчислень
вiдображено в наочнiй графiчнiй формi. Показано й обгрунтовано перевагу нового типу бар’єра у порiвняннi з
традицiйним (у виглядi простої стiнки).
The improved design of the noise-suppressing barrier is offered. Using the method of partial domains, the efficient
numerical-analytical modeling of the sound field scattered by the barrier is conducted. Calculation results are represented
in a pictorial graphic form. The advantage of the new barrier type in comparison with the traditional one (in the form of
a simple wall) has been demonstrated and proved.
ВВЕДЕНИЕ
Благодаря простоте конструкции и относитель-
ной дешевизне, простейшие шумоподавляющие
акустические барьеры в виде вертикальной жес-
ткой стенки определенной высоты широко исполь-
зуются для защиты жилых городских кварталов
от транспортных шумов. В последние десятиле-
тия количество транспорта на магистралях прак-
тически во всех странах мира неуклонно возраста-
ет и, соответственно, растут уровни создаваемого
им шумового поля. Поэтому проблема повышения
эффективности барьеров продолжает оставаться
весьма актуальной. Традиционный путь, за счет
наращивания их высоты, во многих случаях ста-
новится неприемлемым как с экономической, так
и с эстетической точек зрения. В связи с этим, в
последнее время начался интенсивный поиск ме-
тодов повышения эффективности шумоподавля-
ющих свойств барьеров, которые не сопровожда-
лись бы увеличением их высоты.
Ниже, нами предлагается одна из возможных
конструктивных схем барьера повышенной эффе-
ктивности и теоретический метод для оценки его
акустических характеристик.
1. ОСНОВНАЯ ИДЕЯ
Прежде чем изложить основную идею предлага-
емой конструктивной схемы, рассмотрим традици-
онный барьер в виде простой вертикальной стен-
ки и проанализируем его основные недостатки. Он
схематически изображен на рис. 1 вместе с исто-
чником акустических шумов, от которого необхо-
димо защитить зону, лежащую слева за барьером.
Для облегчения понимания взаимодействия с
барьером 2 звуковых волн, излучаемых исто-
чником 3, будем рассматривать этот процесс в
рамках приближения геометрической теории ди-
фракции [1, 2]. В соответствии с ней все по-
лупространство выше уровня поверхности доро-
ги 1 можно разделить на освещенную область и
область тени. Разделяющая их линия лежит на по-
лубесконечной прямой, проходящей через источ-
ник и кромку барьера. Звуковое поле в освещен-
ной области определяется четырьмя компонента-
ми: прямыми лучами i от источника; лучами r1,
отраженными от барьера; лучами r2, отражен-
ными от поверхности дороги; а также веером лу-
чей d, которые возникают при попадании на кром-
ку барьера прямого луча k. Звуковое поле в обла-
сти геометрической тени определяется только лу-
чами d, рассеянными на кромке барьера. Именно
они и являются главной причиной появления зву-
кового поля в зоне тени за барьером. Таким обра-
зом, если бы каким-либо образом удалось ослабить
интенсивность лучей d, рассеянных на кромке ба-
рьера, то можно было бы уменьшить звуковое поле
в зоне тени и тем самым повысить его эффектив-
ность, не прибегая к увеличению высоты барьера.
Одним из возможных путей ослабления интен-
сивности лучей, рассеянных на кромке барьера,
c© И. В. Вовк, В. Т. Мацыпура, Т. А. Сотникова, 2006 17
ISSN 1028 -7507 Акустичний вiсник. 2006. Том 9, N 2. С. 17 – 26
Рис. 1. Схематическое изображение барьера в виде простой вертикальной стенки:
1 – поверхность дороги; 2 – барьер; 3 – источник шума;
i – прямой луч; r1 – луч, отраженный от барьера; r2 – луч, отраженный от дороги;
k – луч, падающий на кромку барьера; d – лучи, дифрагированные на кромке
Рис. 2. Схематическое изображение барьера с резонатором у его кромки:
1 – поверхность дороги; 2 – барьер; 3 – источник шума; 4 – резонатор;
i – прямой луч; r1 – луч, отраженный от барьера; r2 – луч, отраженный от дороги;
k – луч, падающий на кромку барьера; d – лучи, дифрагированные на кромке; i1 – луч, вошедший в резонатор;
r3 – луч, отраженный от дна резонатора; d1 – вторичный веер лучей, рассеянных на кромке резонатора
18 И. В. Вовк, В. Т. Мацыпура, Т. А. Сотникова
ISSN 1028 -7507 Акустичний вiсник. 2006. Том 9, N 2. С. 17 – 26
Рис. 3. Геометрия задачи
могло бы служить создание некоторого дополни-
тельного поля в зоне его кромки, равного по ин-
тенсивности полю, создаваемому веером лучей d,
но отличающегося от него по фазе на 180◦. Скла-
дываясь в окрестности кромки, эти два поля дали
бы суммарную интенсивность, близкую к нулю, за
счет чего существенно ослабился бы уровень шу-
мов в зоне тени за барьером. Подобная идея ис-
следовалась экспериментально в работе [3], однако
строгого аналитического решения задачи не было
дано.
Для реализации этой идеи мы предлагаем у
кромки барьера расположить четвертьволновой
резонатор в виде стакана с жесткими стенками
и дном (рис. 2). Как известно из теории акусти-
ки [4, 5], при падении звуковой волны на входное
отверстие резонатора внутри него будут распро-
страняться два звуковых луча: прямой луч i1, дви-
жущийся от входного отверстия ко дну, и отра-
женный от дна луч r3, движущийся в обратном
направлении. За счет их интерференции вдоль оси
резонатора образуется стоячая волна. Если глуби-
на резонатора составляет четверть длины пада-
ющей на него волны, то у его дна устанавлива-
ется область максимального, а у входного отвер-
стия – минимального звукового давления. Таким
образом, если входное отверстие резонатора сов-
местить с кромкой барьера, то можно ожидать,
что интенсивность веера лучей d, рассеянных на
кромке барьера, и вторичного веера лучей d1, рас-
сеянных на кромке резонатора, снизится. Соответ-
ственно должен снизиться и уровень звука, “зате-
кающего” за барьер.
Имея в виду высказанную идею, рассмотрим
конкретную конструктивную схему барьера, в зо-
не кромки которого имеется четвертьволновой ре-
зонатор. Далее будет теоретически показано, что
эффективность такой системы действительно мо-
жет быть выше, чем у традиционного барьера в
виде простой стенки той же высоты.
2. ФИЗИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ БАРЬЕРА
Поскольку длина используемых на практике
барьеров обычно на порядки превышает высо-
ту, можно ограничиться рассмотрением их вза-
имодействия с акустическими волнами только в
плоскости, нормальной к поверхности барьера.
Иными словами, с математической точки зре-
ния достаточно решить двумерную задачу рас-
сеяния звука. Принимая это упрощение, физиче-
скую идеализированную модель барьера сформу-
лируем следующим образом. Пусть поверхность
земли представлена бесконечной акустически жес-
ткой поверхностью, на которой в точке O установ-
лен V-образный барьер, состоящий из двух, накло-
ненных относительно друг друга жестких стенок
высотой rh (рис. 3). Нижняя часть между ними ча-
И. В. Вовк, В. Т. Мацыпура, Т. А. Сотникова 19
ISSN 1028 -7507 Акустичний вiсник. 2006. Том 9, N 2. С. 17 – 26
стично заполнена жестким материалом до уровня
rd, а верхняя оставлена пустой и свободно сообща-
ется с окружающим пространством. Таким обра-
зом, верхняя часть межстеночного пространства
образует своеобразный резонатор, глубину кото-
рого можно изменять за счет надлежащего выбо-
ра уровня заполнения жестким материалом ни-
жней части пространства между стенками. Спра-
ва, на высоте g относительно поверхности земли
и расстоянии b от барьера, поместим линейный
гармонический источник звука в виде бесконечной
пульсирующей нити, моделирующей звук, созда-
ваемый транспортным потоком (в рассматривае-
мой плоской постановке он обозначен точкой S).
Нашей задачей является определение акустиче-
ского поля, создаваемого таким источником в осве-
щенной области и в зоне геометрической тени за
барьером, а также в верхней части межстеночно-
го пространства. Само собой разумеется, что все
полупространство, окружающее барьер, заполнено
воздухом, который смоделирован идеально сжи-
маемой средой с плотностью ρ и скоростью звука
c. Точка наблюдения обозначена буквой M .
Описанная схема удобна тем, что позволяет по-
строить строгое аналитическое решение для оцен-
ки поля давления при рассеянии звука на предло-
женной нами конструкции барьера. Естественно,
что искомое поле давления должно удовлетворять
уравнению Гельмгольца
∆p + k2p = 0,
k =
ω
c
,
(1)
где ∆ – оператор Лапласа; ω – угловая часто-
та гармонической волны. Временной множитель
exp(−iωt) в дальнейшем будем опускать.
Ниже на основе принятых физических моделей
барьера и источника, а также их акустических
свойств сформулируем соответствующие им мате-
матические модели.
3. ПОСТРОЕНИЕ АНАЛИТИЧЕСКОГО РЕ-
ШЕНИЯ ЗАДАЧИ
Введя полярную систему координат (r, θ) с цен-
тром в точке O и направлением отсчета угла θ=0
от оси Ox, решение задачи будем строить на базе
метода частичных областей [6]. В соответствии с
основной его идеей, все пространство существова-
ния звукового поля разобьем на четыре области.
Область I занимает внешность полукруга ради-
усом rh, т. е. описывается координатами
r ≥ rh, 0 ≤ θ ≤ π
с граничными условиями на поверхности земли
y=0:
∂φ
∂θ
= 0, rh ≤ r ≤ ∞, θ = 0, π. (2)
Остальные три области представляют собой сме-
жные сектора внутри круга радиусом rh. Так,
область II описывается координатами
r ≤ rh, 0 ≤ θ ≤ θ0.
Она ограничена землей и правой стенкой барьера,
что порождает граничное условие
∂φ
∂θ
= 0, r ≤ rh, θ = 0, θ0. (3)
Область III лежит между землей и левой стенкой
барьера. Ее координаты составляют
r ≤ rh, θ0 + δ ≤ θ ≤ π.
Соответствующие граничные условия имеют вид
∂φ
∂θ
= 0, r ≤ rh, θ = θ0 + δ, π. (4)
Наконец, область IV располагается внутри резона-
тора – с координатами
rd ≤ r ≤ rh, θ0 ≤ θ ≤ θ0 + δ
и граничными условиями
∂φ
∂θ
= 0, r ≤ rh, θ = θ0, θ0 + δ,
∂φ
∂r
= 0, r = rh, θ0 ≤ θ ≤ θ0 + δ.
(5)
Описанное выделение частичных областей есте-
ственным образом связано с геометрической
структурой граничной задачи. Именно для них
удается построить частные решения уравнения
Гельмгольца. При этом решение исходной грани-
чной задачи сводится к выполнению условий со-
пряжения на границах частичных областей.
Поместим источник S в точку O1 – центр второй
полярной системы координат (r1, θ1), см. рис. 3.
Как известно, поле давления элементарного ли-
нейного источника определяется выражением p0 =
GH
(1)
0 (kr1) [5]. Здесь G – амплитуда, которую при-
мем равной единице; H
(1)
0 (kr1) – функция Ханкеля
первого рода нулевого порядка; k=ω/c – волновое
число; ω=2πf ; c – скорость звука в среде; f – ча-
стота. Обозначим расстояние до источника через
rs =
√
b2 + g2. Тогда при rs > rh источник звука
20 И. В. Вовк, В. Т. Мацыпура, Т. А. Сотникова
ISSN 1028 -7507 Акустичний вiсник. 2006. Том 9, N 2. С. 17 – 26
располагается в области I, а при rs <rh, – в обла-
сти II.
Пусть, для определенности, rs > rh. Тогда зву-
ковое поле в области I следует записать в виде
pI = H
(1)
0 (r1) +
∞
∑
n=0
An
H
(1)
n (kr)
H
(1)′
n (kh)
cos(nθ), (6)
где угловые функции cos(nθ) выбраны таким обра-
зом, чтобы автоматически удовлетворять гранич-
ным условиям на поверхности земли (2). Совоку-
пность произвольных коэффициентов An позволя-
ет выполнить условия сопряжения на границе с
областями II, III и IV.
Поле давления в области II представим в виде
суперпозиции стоячих волн:
pII =
∞
∑
m=0
Bm
Jαm
(kh)
J ′
αm
(krh)
cos(αmθ),
αm =
mπ
θ0
.
(7)
Здесь угловые функции cos(αmθ) выбраны согла-
сно граничным условиям на жестких поверхно-
стях земли и барьера (3) (при θ = 0 и θ = θ0).
Если выполняется неравенство rs < rh, то выра-
жение для поля источника, задаваемое слагаемым
H
(1)
0 (kr1), следует перенести из формулы (6) в пра-
вую часть выражения (7). Последовательность ко-
эффициентов Bm обеспечивает выполнение усло-
вий сопряжения на границе с областью I.
Аналогично, для областей III и IV звуковое поле
запишем следующим образом:
pIII =
∞
∑
q=0
Cq
Jβq
(kr)
J ′
βq
(krh)
cos[βq(θ − θ0 − δ)],
βq =
qπ
π − θ0 − δ
,
(8)
pIV =
∞
∑
τ=0
Cτ
(
Jγτ
(kr)
J ′
γτ
(krh)
−
−
J ′
γτ
(krs)
J ′
γτ
(krh)
N ′
γτ
(kr)
N ′
γτ
(krs)
)
cos[γτ (θ − θ0)],
γτ =
τπ
δ
.
(9)
В соотношениях (6) – (9) приняты стандартные
обозначения для функций Бесселя, Ханкеля и Не-
ймана.
Сформируем систему функциональных уравне-
ний, которая определяет условия неразрывности
звукового поля на границах областей I, II, III и
IV:
pI =
pII, r = rh, θ ∈ [0, θ0],
pIV, r = rh, θ ∈ [θ0, θ0 + δ],
pIII, r = rh, θ ∈ [θ0 + δ, π],
(10)
−
∂pI
∂r
= −
∂pII
∂r
, r = rh, θ = [0, θ0], (11)
−
∂pI
∂r
= −
∂pIII
∂r
, r = rh, θ ∈ [θ0, θ0 + δ], (12)
−
∂pI
∂r
= −
∂pIV
∂r
, r = rh, θ = [θ0 + δ, π]. (13)
При подстановке выражений (6) – (9) в систе-
му (10) – (13) поле линейного источника H
(1)
0 (kr1)
следует записать в системе координат (r, θ). Учи-
тывая, что источник может быть расположен как в
области I, так и в области II, необходимо использо-
вать два варианта разложения функции H
(1)
0 (kr1)
по системе функций в координатах (r, θ). При ра-
сположении источника в области I следует во-
спользоваться теоремой сложения для цилиндри-
ческих функций [7]:
H
(1)
0 (kr1) =
∞
∑
n=0
εnH(1)
n (krs)Jn(krh)×
× cosn(θ − θs),
rs > rh,
(14)
где
εn =
1, n = 0,
2, n > 0.
Если источник расположен в области II, то сле-
дует использовать формулы для функции Грина
внутри бесконечного клина с акустически жестки-
И. В. Вовк, В. Т. Мацыпура, Т. А. Сотникова 21
ISSN 1028 -7507 Акустичний вiсник. 2006. Том 9, N 2. С. 17 – 26
а
в
д
Рис. 4. Звуковые поля давления вокруг акустических барьеров: а, в, д – традиционного, б, г, е – V-образного;
22 И. В. Вовк, В. Т. Мацыпура, Т. А. Сотникова
ISSN 1028 -7507 Акустичний вiсник. 2006. Том 9, N 2. С. 17 – 26
б
г
е
а, б – на 34 Гц, в, г – на 85 Гц, д, е – на 850 Гц; б – δ=20◦ и rd =1.5 м, г – δ=10◦ и rd =3 м, е – δ=4◦ и rd =3.9 м
И. В. Вовк, В. Т. Мацыпура, Т. А. Сотникова 23
ISSN 1028 -7507 Акустичний вiсник. 2006. Том 9, N 2. С. 17 – 26
ми границами:
GII =
∞
∑
m=0
εmJαm
(kr)H(1)
αm
(krs)×
× cos(αmθs) cos(αmθ),
r ≤ rs,
∞
∑
m=0
εmJαm
(krs)H
(1)
αm
(kr)×
× cos(αmθs) cos(αmθ),
r > rs.
(15)
При этом слагаемое в форме (15) необходимо до-
бавить в выражение (7).
Проведя стандартную алгебраизацию функци-
ональных соотношений (10) – (13), на основе
использования свойств ортогональности соответ-
ствующих наборов угловых функций получим бес-
конечную систему линейных алгебраических урав-
нений второго рода относительно неизвестных ко-
эффициентов An, Bm, Cq и Dτ . Вследствие гро-
моздкости математических выражений, а также
учитывая то, что аналогичные решения более по-
дробно рассматривались ранее, мы не приводим
в данной статье окончательный ее вид. Проблемы,
связанные с построением алгоритмов решения бес-
конечных систем уравнений, порожденных выпол-
нением условий сопряжения в методе частичных
областей, неоднократно обсуждались в публика-
циях [6, 8, 9]. Вопрос же, касающийся обеспечения
точности численного решения аналогичной зада-
чи, рассматривался в предыдущей статье [10]. В
данном исследовании мы следуем выработанным
там рекомендациям.
4. АНАЛИЗ ЧИСЛЕННЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ
Проведем сравнительный анализ общего про-
странственного распределения звуковых полей
давления для двух типов акустических шумопо-
давителей: традиционного барьера в виде простой
стенки (подробности см. в [10]) и V-образного ба-
рьера, изображенного на рис. 3. На рис. 4 пред-
ставлены данные, рассчитанные для различных
частот при фиксированном расстоянии от исто-
чника до барьера b = 6 м и эффективной высоте
барьера 4 м. Размеры резонатора для каждой ча-
стоты подбирались отдельно, согласно следующим
правилам: межстеночная полость должна иметь
глубину порядка четверти длины звуковой волны
λ (rd∼3λ/4), а расстояние между стенками – быть
малым по отношению к ней (2rd sin(δ/2) ∼ λ/10).
Все расчеты проводились для симметричных отно-
сительно вертикали барьеров. Источник считался
расположенным у поверхности земли, т. е. g=0.
Динамический диапазон уровней поля на гра-
фиках отображается в виде градации оттенков се-
рого цвета, шкалы которых расположены справа
от портретов звукового поля. В соответствии с ни-
ми, высокие уровни звукового давления отобража-
ются светлыми тонами, а низкие – темными.
Анализируя представленные данные, можно
отметить, что на всех рассмотренных частотах ба-
рьеру с резонатором присущи более низкие уровни
звука в зоне тени, нежели традиционному барьеру.
В частности, звук вблизи поверхности земли за V-
образным барьером слабее, чем за традиционным
(примерно на 6 дБ для частот 34 и 85 Гц и на
10 дБ для частоты 850 Гц). Таким образом, расче-
ты убедительно показывают, что барьер, модифи-
цированный за счет введения резонатора, может
обеспечить более эффективную защиту от шума.
Рассмотрим подробнее, что же происходит вну-
три резонатора и в пространстве, прилегающем не-
посредственно к его входу (горловине). Для это-
го на рис. 4, б штриховыми линиями выделена
область, которая в увеличенном масштабе приве-
дена на рис. 5. Как и предполагалось выше, у дна
резонатора давление высокое (здесь наблюдает-
ся светлая зона), в то время как в районе входа
в резонатор его уровень снижается (наблюдается
темная зона, уходящая несколько вверх от правой
стенки). В идеальной для шумоподавления ситуа-
ции она должна была бы, подобно некой “крышке”,
полностью перекрывать горловину резонатора и
быть параллельной земле. Однако такую карти-
ну можно было бы наблюдать, если бы источник
звука находился выше резонатора и точно на оси
Oy. При боковом же расположении источника зву-
ка относительно барьера зона низкого давления у
входа резонатора, естественно, уходит несколько
вверх от правой стенки (приблизительно по линии,
соединяющей источник с правой кромкой резона-
тора).
При анализе шумозащитной эффективности ба-
рьера с резонатором исследовалось влияние его
различных параметров, таких как угол раскрыва
резонатора δ, угол наклона θ0 и глубина резонато-
ра.
В результате численного анализа удалось уста-
новить ряд важных закономерностей:
1) практически во всем рассматриваемом диапа-
24 И. В. Вовк, В. Т. Мацыпура, Т. А. Сотникова
ISSN 1028 -7507 Акустичний вiсник. 2006. Том 9, N 2. С. 17 – 26
Рис. 5. Увеличенное изображение области, выделенной на рис. 4, б штриховыми линиями
зоне частот эффективность предложенного V-
образного барьера выше, по сравнению с тра-
диционным барьером в виде простой стенки;
2) оптимальным, с точки зрения эффективности
барьера, является случай, когда его ось сим-
метрии совпадает с осью Oy;
3) оптимальной шириной раскрыва резонатора
является величина, соответствующая ∼ 0.2
падающей длины волны;
4) оптимальная глубина резонатора в среднем
колеблется вокруг величины ∼ 0.25 падающей
длины волны.
Выявленные закономерности позволяют сфор-
мулировать некоторые рекомендации, которые мо-
гут оказаться полезными для практики:
1) предложенный барьер особенно эффекти-
вен при наличии относительно узкополосного
источника шума или же источника с несколь-
кими доминирующими частотными составля-
ющими, разнесенными по спектру;
2) имеет смысл включать резонатор в констру-
кцию барьера, если проблемные частоты отно-
сительно невысоки (когда волновой размер ба-
рьера не превышает 10÷15). На более высо-
ких частотах отличие по эффективности ме-
жду традиционным барьером и V-образным
несколько снижается.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
1. Предложена конструктивная схема V-
образного шумоподавляющего барьера с
четвертьволновым резонатором, обладаю-
щего более высокой эффективностью, чем
традиционный барьер в виде простой стенки
той же высоты.
2. Сформулированы физическая и математиче-
ская модели предложенного барьера и разра-
ботан строгий аналитический метод, позволя-
ющий выполнять оценки уровня звукового по-
ля как в освещенной зоне, так и в зоне акусти-
ческой тени.
3. На основании разработанного аналитического
метода выполнены расчеты пространственно-
го распределения звукового поля, дифрагиро-
ванного на барьере, при наличии источника,
расположенного у поверхности земли.
4. Анализ полученных расчетных данных под-
твердил высокую эффективность предложен-
ного барьера и позволил установить ряд аку-
стических свойств, присущих конструкциям
такого типа. В частности показано, что ба-
рьер с резонатором особенно эффективен на
относительно низких частотах, где, как изве-
стно, осуществить необходимое шумоподавле-
ние наиболее трудно.
5. Выработаны некоторые рекомендации по ра-
циональному выбору геометрических параме-
тров рассмотренного барьера.
1. Keller J. B. Geometrical theory of diffraction //
J. Opt. Soc. Amer.– 1962.– 52, N 2.– P. 116–130.
2. Боровиков В. А., Кинбер Б. Е. Геометрическая те-
ория дифракции.– М.: Связь, 1978.– 248 с.
И. В. Вовк, В. Т. Мацыпура, Т. А. Сотникова 25
ISSN 1028 -7507 Акустичний вiсник. 2006. Том 9, N 2. С. 17 – 26
3. Medwin H. Shadowing by finite noise barriers //
J. Acoust. Soc. Amer.– 1981.– 69, N 4.– P. 1060–
1064.
4. Ржевкин С. Н. Курс лекций по теории звука.– М.:
МГУ, 1960.– 336 с.
5. Шендеров Е. Л. Излучение и рассеяниe звука.– Л.:
Судостроение, 1989.– 798 с.
6. Вовк И. В., Гринченко В. Т. Волновые задачи рас-
сеяния звука на упругих оболочках.– К.: Наук.
думка, 1986.– 240 с.
7. Ватсон Г. Н. Теория бесселевых функций.– М.:
ИИЛ, 1949.– 798 с.
8. Вовк И. В., Мацыпура В. Т. Излучение звука ре-
шеткой, образованной соосными цилиндрически-
ми пьезокерамическими оболочками с торцевыми
экранами. Часть 1. Теория // Акуст. вiсн.– 2001.–
4, N 2.– С. 11–17.
9. Гринченко В. Т.,Мацыпура В. Т. Рассеяние зву-
ка на конечных клиновидных объектах // Акуст.
вiсн.– 2003.– 6, N 2.– С. 23–33.
10. Вовк И. В., Конченко Т. А., Мацыпура В. Т.
Об одном строгом методе оценки акустических
свойств шумоподавляющих барьеров // Акуст.
вiсн.– 2004.– 7, N 4.– С. 21–27.
26 И. В. Вовк, В. Т. Мацыпура, Т. А. Сотникова
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-975 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1028-7507 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T13:21:23Z |
| publishDate | 2006 |
| publisher | Інститут гідромеханіки НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Вовк, И.В. Мацыпура, В.Т. Сотникова, Т.А. 2008-07-09T14:09:15Z 2008-07-09T14:09:15Z 2006 Об одном методе повышения эффективности шумоподавляющих барьеров / И. В. Вовк, В. Т. Мацыпура, Т. А. Сотникова // Акуст. вісн. — 2006. — Т. 9, N 2. — С. 17-26. — Бібліогр.: 10 назв. — рос. 1028-7507 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/975 534.1 Предложена усовершенствованная конструкция шумоподавляющего барьера. С помощью метода частичных областей проведено эффективное численно-аналитическое моделирование звукового поля, рассеянного барьером. Результаты расчетов отображены в наглядной графической форме. Показано и обоснованно преимущество нового типа барьера по сравнению с традиционным (в виде простой стенки). Запропоновано вдосконалену конструкцію шумозаглушуючого бар'єра. За допомогою метода часткових областей проведено ефективне чисельно-аналітичне моделювання звукового поля, розсіяного бар'єром. Результати обчислень відображено в наочній графічній формі. Показано й обгрунтовано перевагу нового типу бар'єра у порівнянні з традиційним (у вигляді простої стінки). The improved design of the noise-suppressing barrier is offered. Using the method of partial domains, the efficient numerical-analytical modeling of the sound field scattered by the barrier is conducted. Calculation results are represented in a pictorial graphic form. The advantage of the new barrier type in comparison with the traditional one (in the form of a simple wall) has been demonstrated and proved. ru Інститут гідромеханіки НАН України Об одном методе повышения эффективности шумоподавляющих барьеров On one method for increasing the efficiency of the noise-suppressing barriers Article published earlier |
| spellingShingle | Об одном методе повышения эффективности шумоподавляющих барьеров Вовк, И.В. Мацыпура, В.Т. Сотникова, Т.А. |
| title | Об одном методе повышения эффективности шумоподавляющих барьеров |
| title_alt | On one method for increasing the efficiency of the noise-suppressing barriers |
| title_full | Об одном методе повышения эффективности шумоподавляющих барьеров |
| title_fullStr | Об одном методе повышения эффективности шумоподавляющих барьеров |
| title_full_unstemmed | Об одном методе повышения эффективности шумоподавляющих барьеров |
| title_short | Об одном методе повышения эффективности шумоподавляющих барьеров |
| title_sort | об одном методе повышения эффективности шумоподавляющих барьеров |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/975 |
| work_keys_str_mv | AT vovkiv obodnommetodepovyšeniâéffektivnostišumopodavlâûŝihbarʹerov AT macypuravt obodnommetodepovyšeniâéffektivnostišumopodavlâûŝihbarʹerov AT sotnikovata obodnommetodepovyšeniâéffektivnostišumopodavlâûŝihbarʹerov AT vovkiv ononemethodforincreasingtheefficiencyofthenoisesuppressingbarriers AT macypuravt ononemethodforincreasingtheefficiencyofthenoisesuppressingbarriers AT sotnikovata ononemethodforincreasingtheefficiencyofthenoisesuppressingbarriers |