[發(fā)明專利]一種應(yīng)用于自然通風(fēng)隔聲窗的寬帶降噪結(jié)構(gòu)及其設(shè)計方法

在審

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• 申請日: 2020-10-30
• 公開（公告）號: CN112347594A
• 公開（公告）日: 2021-02-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王淑萍;陶建成;邱小軍
• 申請（專利權(quán)）人: 南京大學(xué)
• 主分類號: G06F30/18
• 分類號: G06F30/18;G06F30/23;E06B5/20;E06B7/02;G06F113/14;G06F119/10
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1.一種應(yīng)用于自然通風(fēng)交錯隔聲窗的寬帶降噪結(jié)構(gòu)，其特征在于：該結(jié)構(gòu)由多個折疊管道單元組合而成，位于隔聲窗通風(fēng)路徑2側(cè)，且2側(cè)結(jié)構(gòu)對稱。

2.如權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于自然通風(fēng)交錯隔聲窗的寬帶降噪結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述折疊管道單元由2段不同截面積的矩形管道耦合而成。

3.如權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于自然通風(fēng)交錯隔聲窗的寬帶降噪結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述多個折疊管道單元尺寸不同，是針對不同頻率設(shè)計的。

4.如權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于自然通風(fēng)交錯隔聲窗的寬帶降噪結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述組合折疊管道單元安裝在隔聲窗通風(fēng)路徑中間段，入口和出口之間。

5.一種基于權(quán)利要求1～4的任一所述應(yīng)用于自然通風(fēng)交錯隔聲窗的寬帶降噪結(jié)構(gòu)設(shè)計方法，其特征在于包括以下步驟：

(1)根據(jù)實際情況確定交錯通風(fēng)窗的通風(fēng)路徑尺寸及入口和出口的尺寸和位置；

(2)確定所需控制的最低頻率f_min，根據(jù)f_min選擇折疊管道單元壁厚w，一般要求-42+20log₁₀f_min+20log₁₀(ρw)＞20即可，其中ρ為擬用材料的密度；

(3)選取f_min為設(shè)計頻率設(shè)計折疊管道單元，管道整體寬度a通常取c₀/10f_min左右，其中c0為空氣中聲速343m/s，第1段管道的寬度d₁取a/5～a/2，第2段管道的寬度d₂≈d₁/4。建立二維矩形管道聲學(xué)有限元模型，在管道一端加入設(shè)計的折疊管道單元，仿真得到該折疊管道單元引起的相位突變隨頻率的變化曲線，若在設(shè)計頻率附近出現(xiàn)180°的相位突變，則進(jìn)入步驟(4)，否則調(diào)整結(jié)構(gòu)參數(shù)直至滿足該條件，其中參數(shù)調(diào)整原則是若相位變化180°的頻率低于設(shè)計頻率則減小a，高于設(shè)計頻率則增大a；

(4)建立自然通風(fēng)交錯隔聲窗的三維聲學(xué)有限元模型，入口和出口外均為半無限大空間，出口附近評價點的聲壓級記為SPL_without；在其側(cè)壁引入步驟(3)中設(shè)計的折疊管道單元，考察相同點的聲壓級，記為SPL_with，計算折疊管道引起的降噪量NR＝SPL_without-SPL_with，觀察降噪量峰值頻率是否出現(xiàn)在設(shè)計頻率附近，若發(fā)生偏移，則調(diào)整結(jié)構(gòu)參數(shù)，調(diào)整原則同步驟(3)；

(5)觀察步驟(4)中的降噪量隨頻率變化曲線，選取降噪量小的頻率作為新的設(shè)計頻率，重復(fù)步驟(3)，直到得到合適的結(jié)構(gòu)參數(shù)，然后進(jìn)入步驟(4)，在先前建立的自然通風(fēng)交錯隔聲窗有限元模型中增加新設(shè)計的折疊管道單元，觀察降噪量隨頻率變化曲線，根據(jù)情況調(diào)整結(jié)構(gòu)參數(shù)，調(diào)整原則同步驟(3)；

(6)重復(fù)步驟(5)，直到自然通風(fēng)交錯窗通風(fēng)路徑側(cè)壁沒有空間放置更多的折疊管道結(jié)構(gòu)，此時的組合結(jié)構(gòu)確定為最終的寬帶降噪結(jié)構(gòu)。