秦晓春,倪安辰,陈正昊,马保龙,孟范彤

包含共振机理的声子晶体声屏障设计与降噪性能测试

秦晓春1*,倪安辰1,陈正昊1,马保龙2,孟范彤1

(1.北京交通大学土木建筑工程学院,北京 100044；2.北京市高速公路交通工程有限公司,北京 100000)

针对轮胎-路面噪声,基于U型理论模型探究并优化了3种腔体形式声子晶体的能带结构,最终设计出一种“宽频多带”的沙漏型声子晶体,并以此为基础建立了新型交通声屏障,且进行了降噪性能测试.结果表明:对于噪声特征频段覆盖率,沙漏型>锥型>直线型,且禁带范围可通过腔体尺寸进行有效调整;对于声子晶体声屏障降噪效果,将Bragg散射与腔体共振效应耦合、增加排数均可有效提升禁带内降噪效果0.9～3.5dB(A),且作为不连续型周期结构,屏障后声场分布不均,特别是在散射体间隔处,因此测量时需增加测点数目并考虑间隔处影响;沙漏型相较于传统声屏障与Bragg型声子晶体声屏障在500～1000Hz目标禁带内降噪效果提升0.9～14dB(A).

交通噪声；声子晶体；声屏障；能带结构

噪声污染是城市发展中面临的主要环境问题之一[1],其中交通运输又是噪声产生的主要原因,我国规范规定在道路干线两侧,夜间噪音水平不得超过55dB(A),白天不得超过70dB(A),以确保公民正常的生产生活[2-3]. 据欧盟的统计显示,超过30%的欧盟公民在白天及夜晚受到沿线车辆高噪声水平的影响[4].长期暴露在高噪音环境下,可能会引发一系列的健康问题,比如睡眠障碍、疲劳、心血管疾病等[5].

一般来说……