应用数值模型评估复合型材填充硬质泡沫的声学影响

陈红伟，王 奇

（北京声望布莱纳咨询有限公司，北京100029）

型材结构在建筑，高铁，地铁的设计中有广泛的应用，尤其是在机车设计时，大部分的车体结构都是型材结构。型材结构刚度大，质量轻，同时有很好的承载性能。然而单独型材结构的隔声性能通常很不理想，一般高铁和地铁应用的型材隔声量只有27 dB左右，因此很多工程师研究通过在型材的空隙中填充泡沫来增加结构的隔声性能。然而填充的泡沫对结构整体的质量，阻尼，刚度均有影响，而结构的隔声量是这些因素的综合结果，并不能简单的从理论分析得到结论。本文采用混合模型的数值分析方法对影响隔声量的各个因素进行分析，评估填充硬质泡沫对型材结构的声学性能的影响。

1 影响声学性能的关键参数

型材结构在声激励载荷下，能量从接受侧表面经由肋板传递至辐射侧表面，引起结构的振动进而向空气辐射噪声。结构的辐射效率和振动速度是影响结构隔声量的两个关键参数。本文首先对两个参数及隔声量进行简单介绍。

1.1 辐射效率

辐射效率描述了结构辐射噪声能力的水平，可以通过结构辐射声功率Wrad与结构表面均方振动速度(v)的平方以及辐射面积S来定义。

其中：ρ0和c0代表空气的密度和声速。只有当结构的弯曲波波长大于空气波长时，结构表面才能有效地辐射噪声[1]。当结构的弯曲波波长与空气波长相等时，结构的辐射效率最大，对应的频率fc称为吻合频率。……