SPECYFIKACJA TECHNICZNA PROGRAMU ZORBA Drukuj

Algorytmy, wykorzystywane do przewidywania pochłaniania dźwięku, są wynikiem starannego przeglądu literatury naukowej, opublikowanej w ciągu ostatnich 50 lat. Algorytmy te są wykorzystywane do budowania dokładnego modelu, reprezentującego zachowania fal dźwiękowych w powszechnie stosowanych ustrojach dźwiękochłonnych. Oczywiście, efekty symulacji zostały przetestowane przez porównania z seriami pomiarów, wykonanych w warunkach rzeczywistych przez Marshall Day Acoustics i partnerów (patrz: Prawidłowość obliczeń programu ZORBA). Znakomite wyniki badań porównawczych1 świadczą, że ZORBA jest solidnym i niezawodnym narzędziem dla akustyków i innych specjalistów z branż technicznych.

 

Obliczenia współczynnika pochłaniania wykonywane są w kilku krokach, opisanych poniżej:

  • określenie akustycznej impedancji jednostkowej i współczynnika propagacji porowatych materiałów
  • obliczenie akustycznej impedancji jednostkowej systemu
  • konwersja akustycznej impedancji jednostkowej na współczynniki pochłaniania, dla padania promieni w sposób normalny i losowy, oraz obliczenie tłumienności

Każdy krok obliczeń jest oparty na wnikliwych badaniach literatury naukowej.

 

Właściwości akustyczne materiałów porowatych

ZORBA pozwala użytkownikowi wybrać między 9 różnymi modelami pochłaniania dźwięku, aby przewidzieć akustyczną impedancję jednostkową oraz współczynnik propagacji.

Modele te oznaczone są nazwiskami naukowców, którzy je opracowali: Allard i Champoux [1], Delany i Bazley, Mechel, Dunn i Davy, Stinson, Beranek, Rayleigh, Wassilief, Allard i Champoux modified.

Model Allard i Champoux ustawiony jest jako domyślny, ale Delany i Bazley jest również powszechnie stosowanym modelem.

 

Impedancja systemu

ZORBA oblicza impedancję systemu poprzez dodawanie wyników obliczeń impedancji jego różnych elementów, począwszy od nieskończonej impedancji rzeczywistej sztywnego, betonowego muru.

Impedancja projektowanego systemu, po dodaniu warstwy materiału porowatego o parametrach: akustyczna impedancja jednostkowa Z, współczynnik propagacji γ i szerokość L, jest obliczana według wzoru:

wzór 1

Powyższe równanie zostało zmodyfikowane i uszczegółowione. W celu uzyskania najlepszych wyników, model zaimplementowany w programie ZORBA wykorzystuje teorie Reynolds’a, Smith’a i Kosten’a [2] do oszacowania skutków zniekształceń pola akustycznego w obszarach w pobliżu otworów i metodę opracowaną przez Mechel’a [3] do opisania zachowania tego pola wewnątrz otworów.

 

Konwersja do współczynnika pochłaniania

Konwersja akustycznej impedancji jednostkowej systemu do współczynnika pochłaniania jest bardzo prosta. Rozważmy system o zadanej akustycznej impedancji jednostkowej. Współczynnik pochłaniania wyrażony jest wzorem:

wzór 2

Dla współczynnika pochłaniania (padanie promieni dźwięku w sposób losowy), model ZORBA korzysta ze wzorów, zawartych w publikacji Thomasson’a [4], w której uwzględniono nie tylko kąt propagacji dźwięku, ale również wpływ dyfrakcji na krawędzie powierzchni ustroju dźwiękochłonnego.

 

Podstawy teoretyczne

Jeśli jesteś bardziej zainteresowany podstawami teoretycznymi obliczeń, wykonywanych przez aplikację ZORBA, przydatne będą poniższe pozycje literaturowe:

  1. J.F. Allard, Y. Champoux, "New empirical equation for sound propagation in rigid frame fibrous material", JASA, Nr 91/1992.
  2. J.M.A. Smith, C.W. Kosten, "Sound absorption by slit resonators", Acustica, Nr 1, strona 114.
  3. F.P. Mechel, "Formulas of acoustics", Ed. Springer.
  4. S.I. Thomasson, "Theory and experiments on the sound absorption as function of the area", Raport TRITA-TAK-8201, Stockholm may 1982.