引言
隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)技術(shù)的發(fā)展以及人民生活水平的提高和環(huán)保意識(shí)的加強(qiáng)，環(huán)境噪聲影響問題日益突出。據(jù)環(huán)保部門統(tǒng)計(jì)，在有關(guān)污染問題的投訴中，噪聲干擾投訴占將近一半左右，說明噪聲污染影響范圍甚廣。為此對(duì)各種噪聲污染源進(jìn)行準(zhǔn)確預(yù)測(cè)，是各項(xiàng)建設(shè)工程中欲采取有關(guān)噪聲控制措施的必要前提，也是環(huán)境保護(hù)工作者必須深入研究的問題之一。
噪聲預(yù)測(cè)是噪聲評(píng)價(jià)工作中的重要組成部分，計(jì)算預(yù)測(cè)或測(cè)量同類聲源在一定工況下、一定邊界條件下向外界輻射噪聲能量，再依據(jù)待預(yù)測(cè)地區(qū)的邊界條件計(jì)算一定范圍內(nèi)的噪聲影響。噪聲評(píng)價(jià)則是根據(jù)國(guó)家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，評(píng)定該聲源對(duì)評(píng)價(jià)區(qū)域內(nèi)的影響程度及范圍以及超標(biāo)后所應(yīng)采取的相應(yīng)措施。
環(huán)境噪聲預(yù)測(cè)計(jì)算由于預(yù)測(cè)區(qū)域一般具有較復(fù)雜的地形，而且在預(yù)測(cè)區(qū)域面積較大時(shí)，計(jì)算、繪圖工作量甚大使其變得異常煩瑣。如需考慮不同條件下的防護(hù)措施效果，欲得到較精確的計(jì)算結(jié)果將是一種非常困難的工作。隨著電子計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的飛速發(fā)展，將人們從復(fù)雜煩瑣的計(jì)算工作中解放出來已成為可能。國(guó)際上在該領(lǐng)域比較著名的軟件有比利時(shí)LMS公司開發(fā)的RAYNOISE，丹麥技術(shù)大學(xué)的推出ORDENS以及德國(guó)的Braunstein+Bendt GmbH公司的Sound PLAN等。本文結(jié)合應(yīng)用實(shí)際，給出應(yīng)用RAYNOISE軟件所得到的預(yù)測(cè)計(jì)算結(jié)果與實(shí)際測(cè)量結(jié)果的驗(yàn)證比較，供有關(guān)技術(shù)人員參考。
1 RAYNOISE軟件簡(jiǎn)介
RAYNOISE是國(guó)際上在聲學(xué)振動(dòng)軟件開發(fā)比較著名的比利時(shí)LMS公司為聲學(xué)工程師研制的聲學(xué)CAD軟件，主要用于建筑聲學(xué)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)。
計(jì)算模型所采用的方法為鏡像聲源法和聲線跟蹤法�？稍诜忾]空間、半封閉空間、開敝空間內(nèi)進(jìn)行眾多聲學(xué)參數(shù)的計(jì)算，該軟件有如下特點(diǎn)：
(1)計(jì)算模型表面數(shù)量無限制，因此可盡可能地模擬待預(yù)測(cè)聲場(chǎng)的表面形狀；
(2)吸聲材料使用的數(shù)量無限制，有多少模型表面就可定義多少種吸聲材料；
(3)DATA BASE是開放式的，用戶可隨時(shí)對(duì)其修改，且接受文本文件格式的數(shù)據(jù)文件；
(4)基于賽賓系數(shù)的墻吸聲模擬計(jì)算；
(5)模型中聲源的數(shù)量無限制，并可在所定義的聲源中任意選取數(shù)個(gè)聲源進(jìn)行計(jì)算；
(6)聲像法中的反射階數(shù)及聲線法中的聲線數(shù)皆可自定義等；
(7)內(nèi)含各種CAD接口，如AUTOCAD、AN-SYS、I-DEARS等；
(8)友好的用戶界面；
(9)彩色圖或等高線圖輸出。
(10)計(jì)算結(jié)果有：聲壓級(jí)、A聲級(jí)、混響時(shí)間、混響半徑、語(yǔ)音清晰度等。
圖1 RAYNOISE主要功能框圖可由下圖表示
2 在聲場(chǎng)預(yù)測(cè)中的應(yīng)用
首先將待預(yù)測(cè)的整個(gè)聲場(chǎng)進(jìn)行三維建模處理。由于RAYNOISE擁有眾多的軟件接口，因此用戶可用AUTOCAD等通用軟件建立模型，由于該軟件
的特點(diǎn)，用戶可以較詳盡地模擬整個(gè)聲場(chǎng)的地形地貌，包括聲場(chǎng)內(nèi)的各種建筑物。隨后將定義聲波傳輸介質(zhì)特性，各種吸聲材料特性，分配吸聲材料，定義聲源特性：包括聲源性質(zhì)（點(diǎn)、線、面、體聲源）、聲源位置、聲源頻響特性、聲源發(fā)射方位角、聲源指向性特性，定義衍射邊等，最后將定義預(yù)測(cè)計(jì)算區(qū)域，據(jù)此軟件將建立計(jì)算模型。計(jì)算時(shí)用戶可根據(jù)需要選定全部或部分聲源，選定計(jì)算頻率段。該軟件有較高的效率，一次計(jì)算將得到全部結(jié)果，包括線性聲壓級(jí)、頻帶聲壓級(jí)、計(jì)權(quán)A聲級(jí)、計(jì)權(quán)頻帶A聲級(jí)、NC/NR曲線等一系列建聲、電聲結(jié)果。
在南方某城鎮(zhèn)鐵路沿線附近擬建一住宅小區(qū)，要求評(píng)估列車通過時(shí)小區(qū)的聲環(huán)境。按其要求，筆者應(yīng)用RAYNOISE進(jìn)行了預(yù)測(cè)。建立2200m×1600m的預(yù)測(cè)區(qū)域，表面材料定義為草地，建立距地面8m高的高架橋梁，表面材料定義為混凝土；聲源的高度設(shè)定為距橋面0.5m處，聲源性質(zhì)為線聲源。經(jīng)計(jì)算得到距地面1.5m處整個(gè)預(yù)測(cè)區(qū)域上的等聲級(jí)曲線分布圖，見圖2(圖中每格距離為50m)。經(jīng)驗(yàn)證在距離鐵路中心線30m處，該預(yù)測(cè)值與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)值誤差不高于1dBA。
圖2 等聲級(jí)曲線分布圖
當(dāng)聲場(chǎng)預(yù)測(cè)后發(fā)現(xiàn)某些區(qū)域聲環(huán)境不理想，需要采取屏障防護(hù)措施時(shí)，RAYNOISE亦能輕松地完成該項(xiàng)內(nèi)容。一城市高架輕軌鐵路在距一樓房15m處通過，經(jīng)預(yù)測(cè)計(jì)算，在距樓房墻面1m處的列車運(yùn)行輻射噪聲A聲級(jí)從地面到頂層在70-78dBA之間，見圖3（圖中每格距離為1m）。
圖3 聲場(chǎng)分布圖
經(jīng)數(shù)個(gè)不同高度聲屏障方案的比較計(jì)算，有效高度為3.5m的聲屏障可使樓房前1m處頂層的聲級(jí)值下降8dBA左右。最終預(yù)測(cè)結(jié)果見圖4。（由于篇幅所限，各種屏障高度下的聲場(chǎng)分布未能一一列出）。
圖4 聲場(chǎng)分布圖
高噪聲車間內(nèi)的聲場(chǎng)預(yù)測(cè)由于要考慮混響的影響較之室外聲場(chǎng)計(jì)算就更復(fù)雜，此時(shí)使用RAYNOISE軟件則更能體現(xiàn)其優(yōu)越性。某車間內(nèi)有8臺(tái)設(shè)備布置于車間一角，墻面均為混凝土，頂棚為木質(zhì)吊頂。經(jīng)計(jì)算得到整個(gè)車間的A聲級(jí)分布圖，見圖5。
圖5 車間內(nèi)A聲級(jí)分布圖
3 結(jié)束語(yǔ)
聲學(xué)量預(yù)測(cè)計(jì)算應(yīng)用計(jì)算機(jī)模擬是近十年來發(fā)展起來的新技術(shù)，與傳統(tǒng)的方法相比，不僅效率高，而且可以得出傳統(tǒng)方法不能實(shí)現(xiàn)的結(jié)果，同時(shí)為聲學(xué)設(shè)計(jì)的定量化提供了有效的手段�？梢灶A(yù)見到，隨著各種模擬算法的不斷改進(jìn)，相應(yīng)的模擬軟件也將日趨完善。國(guó)內(nèi)也已引進(jìn)了各類聲學(xué)仿真計(jì)算軟件，在聲學(xué)設(shè)計(jì)計(jì)算中應(yīng)用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)必將會(huì)越來越廣泛。
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本文標(biāo)題：聲學(xué)仿真軟件在噪聲預(yù)測(cè)和評(píng)價(jià)中的應(yīng)用
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