用于隔音屏障的声波晶体的实验和数值分析

Tommaso D'Orazio
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摘要

声波晶体是一种特殊的周期性结构,即其组成元素具有规则、重复的几何排列的结构。它们的宏观特性不仅取决于其分子结构,更重要的是取决于其结构的几何形状。本研究的重点是开发这种用作隔音屏障的声波晶体技术。特别是,通过在消声室和半消声室对声波晶体屏障进行缩小比例(平面比例 1:3,高度比例 1:2 和 1:4)的声学实验室测试所获得的声音衰减实验结果,将与在 MATLAB 计算软件帮助下使用有限元法(FEM)进行模拟所获得的数值结果进行比较。这样,就有可能对处理过的模型的数值进行比较,并将这种技术视为减少噪音污染的一种可能的解决方案,而且首先是在环境方面,因为它是由回收材料或天然材料(如木材衍生物)的散射体(构成屏障的单个元素)构成的结构。不过,这项工作是在比例模型上进行的,因此获得的数值并不一定适用于全比例模型。
本文章由计算机程序翻译,如有差异,请以英文原文为准。
Analisi sperimentali e numeriche di cristalli sonici utilizzati in barriere antirumore
I cristalli sonici sono particolari strutture periodiche ovvero strutture in cui gli elementi che le compongono hanno una disposizione geometrica regolare e ripetitiva. Le loro caratteristiche macroscopiche non dipendono solo dalla loro struttura molecolare, ma anche e soprattutto dalla loro geometria realizzativa. Il presente lavoro si concentra nello sviluppo di questa tecnologia, i cristalli sonici, utilizzati come barriere antirumore. In particolare, verranno confrontati i risultati sperimentali dell'attenuazione sonora acquisiti tramite i test in laboratorio di acustica in sala anecoica e semi anecoica, condotti su barriere a cristalli sonici in scala ridotta (scala 1:3 in pianta e scala 1:2 e 1:4 in altezza), con i risultati numerici ottenuti tramite simulazioni realizzate con il Metodo degli Elementi Finiti (FEM) attraverso l'aiuto del software di calcolo MATLAB. Quindi, sarà possibile confrontare i valori dei modelli trattati e consideraretale tecnologia come una possibile soluzione alla riduzione dell'inquinamento acustico anche e soprattutto nel rispetto dell'ambiente essendo strutture costituite da scatterers (i singoli elementi che costituiscono le barriere) di materiale riciclato o naturale come derivatidel legno. Ciò nonostante questo lavoro è stato svolto su modelli in scala e dunque i valori ottenuti non sono necessariamente validi per modelli di dimensioni reali.
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