Raynoise軟件在消聲室中的應用

(中航工程集成設備有限公司 北京 102206)

隨著科技的發展以及國家對高科技產品的需求。近幾年來國內新建了大量的消聲室/半消聲室。根據消聲室尺寸的不同，建設費用從幾十萬至上千萬不等。消聲室的聲學特性是消聲室建設的關鍵指標，一個消聲室建設的成敗取決于建成后消聲室的聲學特性。通過Raynoise軟件在消聲室建設前期的設計階段，對消聲室的整體聲場特性進行仿真，可以用于前期評估消聲室的聲學特性，及時發現問題并且改進，避免造成重大投資損失。

一、軟件介紹

Raynoise是比利時LMS公司為聲學工程師研制的聲學CAD軟件，模型計算采用鏡像聲源法和聲線跟蹤法。該軟件主要用于建筑聲學的計算機輔助設計，可在封閉空間、半封閉空間和開敞空間內進行眾多參數的計算。

二、軟件仿真的應用

消聲室是聲學測試的一個實驗室，是測試系統的重要組成部分。消聲室分全消聲室和半消聲室。房間的六個面全鋪設吸聲層的稱為全消聲室，簡稱消聲室。消聲室的主要功能是為聲學測試提供一個自由聲場空間或半自由聲場空間。[1,3]

在某大型風扇消聲實驗室由于尺寸較大，聲學指標求較高，同時投資巨大，需要在前期設計時進行細致的評估和仿真才能保證在建成后不出現較大的性能問題。消聲室內凈空尺寸：32m×42m×14m，中心標高7m。在建設前期采用raynoise進行了仿真。

消聲室外形以及Raynoise 軟件界面

為了驗證消聲室內有效測試空間的聲場特性符合反平方定律，聲場不均勻性達到1級測量精度(小于1.5dB)[2]，需要對消聲室進行仿真模擬。

消聲室的聲場模擬使用Raynoise聲學軟件進行估算，室內尖劈等材料的吸聲系數采用實測數據進行條件設置。由于吸聲材料測試的吸聲系數數據的局限，20kHz、30kHz和40kHz的吸聲系數無法獲得，故仿真中無法針對20kHz以上的聲場進行仿真。在建模時，考慮到了隔聲門以及進氣塔的入口部分無吸聲尖劈的情況，可以較真實的模擬實際的消聲室工藝布局。

由于篇幅限制，只列出125Hz以及8kHz頻率下消聲室中心標高平面處的聲場仿真圖以及沿著風扇進氣方向的誤差曲線圖。

消聲室中心標高平面處125Hz聲場仿真圖以及誤差曲線圖

消聲室中心標高平面處8kHz聲場仿真圖以及誤差曲線圖

從仿真結果可以看出，不同頻率下，消聲室的自由場分布略微有些差別。這主要是由于吸聲尖劈的吸聲系數造成的。但是整體來看，在消聲室的自由場半徑可以達到25m，滿足風扇噪聲測量的要求。

三、總結和展望

Raynoise軟件作為一款經典的聲學仿真軟件，在可研和工程設計上的應用是經過了考研的。上述消聲室在設計時，由于有超高頻的要求，而當時國內無法檢測吸聲尖劈在超高頻下的吸聲系數。因此，在聲學仿真時無法模擬超高頻情況下的消聲室誤差曲線。該項目在后期驗收時，由于超高頻的問題，調試驗收花費了較長的時間和較大的精力。若在前期有軟件進行超高頻仿真，在前期設計和后期調試時可以較快的發現問題并解決問題。

在消聲室建設時，采用Raynoise軟件對于消聲室的聲學特性仿真是有必要的，特別是在某些新的材料技術應用下，若吸聲尖劈的吸聲系數在全頻帶無法達到0.99的情況下，則在前期針對消聲室進行聲學仿真是很有必要的。軟件仿真可以花費較少的成本來考量新技術新材料的使用是否會影響消聲室的整體聲學性能，降低項目的技術風險。