噪声和振动控制1.ppt

* 噪声振动控制技术 主讲：宋雷鸣 北方交通大学 本课程的主要内容及安排： １噪声控制技术 １声学基本原理 ２噪声评价与测量 ３噪声控制技术 本课程的主要内容及安排 本课程的主要内容及安排 噪声与振动概述1基本内容2振动噪声的研究方法波动声学几何声学统计能量分析 本课程的主要内容及安排 主要内容： １声学基本原理 ２噪声评价与测量 ３噪声控制技术 第一部分：噪声控制技术 主要内容： １声学基本原理 ２噪声评价与测量 ３噪声控制技术 第一章：声音的基本性质 1.1.1声音的产生 声源 介质 a 第一节：基本概念 第一部分 噪声控制技术 声音产生的必要条件？ 声音波及的区域，称为声场 1.1.2 描述声音的基本物理量 声音传播的基本方式： c 幅值-声压 频率 相位 声线 速度 大小 音的高低 初始状况 方向 传播的快与慢 a 第一章：声音的基本性质 b 声场： b 各物理量之间的关系： 1.1.3处理声学问题的基本方法 波动声学 几何声学(射线声学法） 能量声学 1波动声学法： 可以说是进行声学各学科研究的最基本的和最重要的方法，其使用分子的或微粒的模型来描述波传播。一般的偏好是微粒模型，一个微粒是一个流体体积，它大到足以容纳几百万个分子，小到足以使密度、压力和温度为常数。 第一章：声音的基本性质 2射线声学法： 通常使用在大距离户外和水下的环境中，用以描述大距离上波的传播，例如大气中用射线族来描述声波的传播和不均匀性，但必须对温度梯度和风等的影响加以考虑。在大距离上，最好用射线示踪法，因为它们近似并简化了的波动法。 即所谓的统计能量分析（SEA），是用能量传递描述声波的传播，来处理声学问题的方法，它以统计量为参数，快速和有效地解答复杂结构的声振问题，该方法在的工业噪声和振动问题的分析方面，正在迅速的普及。 3能量声学： 第一章：声音的基本性质 第二节： 基本声学定律 1.2.1概述 压强P、 质点的运动速度U、 介质密度ρ 温度T （1）气体是理想的气体。 （2）系统为线性系统。 （3）流体各项均匀 （4）流体为非粘性等 1、与声的传播有关的四个主要变量： 2、对于声在流体中的传播做以下几个假设： 第一章：声音的基本性质 （1）连续性或质量守恒 （2）动量守恒， （3）状态热力学方程。 3、声在媒质中传播遵循如下的几个基本关系： 1.2.2、质量守恒 质量守恒方程（连续性）提供了密度和微粒速度之间的关系，即表示流体运动和压缩之间的关系。 1单元的质量是ρAdx 2流进单元体积的质量为(ρμA) X 3流出单元体积的质量为（ρμA）X+dx 第一章：声音的基本性质 动量守恒提供了压力、密度和微粒速度之间的关系。 1.2.3、动量守恒 对于线性系统： 又： 则有： 第一章：声音的基本性质 写成积分形式： 推广到三维： 1.2.4、状态热力学方程 状态热力学方程将流体的压强、密度和温度联系起来 对于理想的气体有： 因此理想气体的状态绝热方程为： 第一章：声音的基本性质 1.2.5波动方程 将质量守恒方程、动量守恒方程和状态方程联立起来，可综合得到声学中更为重要的关系式波动方程。 其中： 由于： 则有： 第一章：声音的基本性质 则有声速的表达式： 第三节：平面声波的传播 1.3.1声波的基本类型 平面声波 球面声波 1.3.2平面声波 波动方程： 第一章：声音的基本性质 可简化为： 设X=0原点处的声压为： 解可得声波沿X方向的传播规律： 上面的解也可以采用如下的方法获得：当具有幅值为P0的平面声波沿X方向传播时，声场中任一点A的声压幅值也应当是P0，同样A点处的声波频率也是f，但A点处的相位却比O点落后了。A点的声波是由O点传递来的，若传播所需时间为t’，那么在t时刻A点的声压是（t- t’）时刻的0点的声压，即有： 第一章：声音的基本性质 而： 则有： 进而有： 令： 声阻抗： 第一章：声音的基本性质 对于平面声波： 对于非平面声波的波型，声阻抗率通常为复量，声压波动与微粒速度并不总是同相位，即波散射 1.3.3声强、能量密度和声功率 1、声强(sound intensity)定义为通过垂直于声传播方向之单位面积的能量流率，根据基本的动力学原理，功率=力×速度，则声过程的瞬时功率为 单位法向面积的功率为瞬时声强矢量I： 第一章：声音的基本性质 流经单位面积的瞬时功率之时间平均为平均声强矢量I，此处： 对于沿正X方向传播的平面波： 由此可得平均声强矢量I： 2、声能密度(energy density)