高速鐵路減載式聲屏障的設(shè)計(jì)與分析畢業(yè)設(shè)計(jì)論文

高速鐵路減載式聲屏障的設(shè)計(jì)與分析目錄摘要 3一、研究意義與背景 3二、國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀 42.1國外研究現(xiàn)狀 42.1.1聲屏障的吸聲研究 42.2國內(nèi)的研究現(xiàn)狀 6三、高速鐵路聲屏障的空氣動力學(xué)效應(yīng)理論分析[6] 73.1計(jì)算流體動力學(xué)基本理論 73.1.1質(zhì)量守恒方程 73.1.2動量守恒方程 83.1.3能量守恒定律 83.2湍流的數(shù)值模擬 9四、不同減載式聲屏障的設(shè)計(jì)方案對比 114.1棒式聲屏障 114.2百葉窗式聲屏障 124.3S型聲屏障 134.47種設(shè)計(jì)形式的減載式聲屏障氣動力時程曲線 13五、對“高速鐵路減振降噪”技術(shù)的思考 15參考文獻(xiàn)： 16摘要隨著我國髙速鐵路的飛速發(fā)展,高速列車產(chǎn)生的噪聲污染問題越來越嚴(yán)重。列車髙速行駛時產(chǎn)生的脈動氣壓力,會對聲屏障安全性和可靠性產(chǎn)生不利影響。因此就要求聲屏障不僅要具有良好的吸聲降噪性能,還要具有良好的減載特性,減載式聲屏障是一種重要的技術(shù)途徑。分析各因素對聲屏障的氣動載荷特性和減載特性的影響規(guī)律。關(guān)鍵詞：減載式聲屏障；氣動載荷一、研究意義與背景隨著我國高速鐵路的迅速發(fā)展，列車運(yùn)行速度不斷提高。高速列車除了給人們的出行帶來便捷的同時，車輪、鋼軌相互接觸,產(chǎn)生振動的輪軌噪聲;受電弓滑板產(chǎn)生的滑動噪聲、滑板瞬間滑脫接觸導(dǎo)線的瞬態(tài)放電噪聲以及受電弓的空氣動力噪聲三部分組成的集電系統(tǒng)噪聲;由于列車與建筑結(jié)構(gòu)如橋梁的相互作用,使其振動產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)噪聲；高速列車在空氣介質(zhì)中高速通過,壓力在紊亂的氣流中發(fā)生快速變化而產(chǎn)生的空氣動力噪聲;對周邊居民生活環(huán)境的影響也日益成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)[2]。例如，鐵路噪聲污染已經(jīng)嚴(yán)重影響到周邊居民的正常生活。聲屏障是指在聲源和接收者之間，用于阻擋聲波傳播，從而減弱接收者所在的一定區(qū)域內(nèi)的噪聲影響的設(shè)施。聲屏障是高速鐵路的重要組成部分，對降低鐵路噪聲、保護(hù)居民生活環(huán)境、保證列車高速行駛安全具有重要的作用。隨著我國髙速鐵路的迅速發(fā)展,列車運(yùn)行速度不斷提高,普通聲屏障已經(jīng)無法滿足安全性、穩(wěn)定性和降噪特性等要求。列車高速行駛時,會對周圍空氣產(chǎn)生擾動進(jìn)而產(chǎn)生脈動氣壓力。這種脈動氣壓力作用在髙速鐵路兩側(cè)聲屏障上,會對聲屏障產(chǎn)生很大的氣動載荷(具體表現(xiàn)是對聲屏障的正、負(fù)壓力和應(yīng)力等)。在氣動載荷長期作用下,會導(dǎo)致聲屏障嚴(yán)重的結(jié)構(gòu)損毀,而且限制聲屏障降噪效果的改進(jìn)空間,不利于進(jìn)一步降噪水平的提高。因此就要求聲屏障不僅要具有良好的吸聲降噪性能,還要具有良好的減載特性,進(jìn)而增加聲屏障降噪效果的改進(jìn)空間。減載式聲屏障設(shè)計(jì)是兼顧吸聲降噪性能和氣動載荷特性的一種重要技術(shù)途徑[1]。高速鐵路聲屏障的結(jié)構(gòu)形式對降噪效果有著直接的影響，目前已經(jīng)研究的結(jié)構(gòu)形式有直立型、倒L型、內(nèi)傾型、圓弧型、T字型、和人字型等，如圖1所示。高速鐵路聲屏障按材質(zhì)又可以分為：金屬聲屏障、混凝土聲屏障、PC聲屏障、玻璃鋼聲屏障等。高速鐵路聲屏障的設(shè)計(jì)除了要考慮高度、沿線景觀、線路信號、列車司機(jī)視線及列車乘客視野問題外，還應(yīng)考慮聲屏障的施工、維護(hù)和更換、經(jīng)濟(jì)性以及安全因素等。高速鐵路聲屏障的結(jié)構(gòu)一般較高，部分采用上部透明結(jié)構(gòu)。在高速鐵路聲屏障實(shí)際應(yīng)用中，最為廣泛的是金屬立柱插板式聲屏障，金屬立柱通常為H型鋼，插板為金屬鋁包板、混凝土板、加勁纖維板以及一些有機(jī)材料的透明隔聲板等。圖1聲屏障各種截面形式二、國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀2.1國外研究現(xiàn)狀2.1.1聲屏障的吸聲研究(10)聲屏障的吸聲材料研究F.J.Fahy等人最早提出了將吸聲共振腔改為在水平面上布置吸聲材料的新型聲屏障。他們通過比例模型試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),這種結(jié)構(gòu)具有避免吸聲材料吸濕防塵的功能,同時兼顧了高頻和低頻的吸聲性能,擴(kuò)大了吸聲頻率范圍。適用于新型聲屏障和既有聲屏障的改造,具有較好的景觀性和簡便性。MayD.N等人在Toronto高速公路一側(cè)分別安置4in高的吸聲型屏障和反射型屏障,測得吸聲型屏障降噪量比反射型屏障多了IdB,這表明附著的吸聲材料并不能明顯改善單側(cè)聲屏障的降噪性能;但同時研究表明,吸聲型屏障能避免因反射而引起道路一側(cè)的接收點(diǎn)聲壓級升高[4]。KaoruMURATA等人對新干線Y型聲屏障的降噪效果進(jìn)行了研究。研究方法為1:20的比例模型試驗(yàn)和實(shí)際安裝測試,通過以上兩種方法研究了幾種不同類型的聲屏障在不同部位增加吸聲材料時，聲屏障的降噪效果[7]。Belingard等對吸聲和頂部結(jié)構(gòu)的附加降噪效果進(jìn)行了測試。測試巾,2.2m高泥凝土墻為反射基體,t方加設(shè)Im高中-元板,形成剛性、吸聲或多繞射聲屏障。測試結(jié)果表明,TGV列年以32()km/h速度運(yùn)行時,將聲屏障上部剛性單元板改為吸聲唯元板,插損失可以增加4.5dB。列年運(yùn)行速度增高,聲屏障插入損失下降,但是增加多重繞射單元板后,可以抵消速度增加引起插入損失的降低[8]。(2)聲屏障的吸聲結(jié)構(gòu)研究SungSooJung等人通過消聲室中的比例模型和現(xiàn)場試驗(yàn)研究了頂部圓柱管聲屏障,研究結(jié)果表明,頂部圓柱管聲屏障具有良好的附加降噪性能,與同樣高度的直立反射型聲屏障相比,具有最大3.3dB的附加降噪量。Watts在戶外建立了試驗(yàn)裝置對不同形式的聲屏障做了樣品試驗(yàn),評估各種形式聲屏障的降噪性能Kazuki對新干線最新聲屏障降噪裝置進(jìn)行了樣品測試,測試中考慮了列車車體和不同區(qū)域聲源對聲屏障降噪性能的影響。實(shí)際應(yīng)用中常見的聲屏障結(jié)構(gòu)有直立型、倒L型、Y型、T型、多重邊型、圓柱型等,Ekid對多種聲屏障形式做了較為全面的總結(jié)Watts對多重邊緣聲屏障形式做了戶外樣品試驗(yàn)和線路試驗(yàn)。全比例模型試驗(yàn)結(jié)果表明,多重邊緣聲屏障在沒有敷設(shè)吸聲材料的情況下,與同等高度的直立式聲屏障相比,有2.5dB的附加降噪量,敷設(shè)吸聲材料后,附加降噪量達(dá)到3dB,而在實(shí)際線路試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)多重邊緣的附加降噪效果超過3dB。2.1.2聲屏障的隔聲研究[3]P.Jean研究了彈性結(jié)構(gòu)對聲屏障降噪效果的作用,得出對于低頻聲,彈性結(jié)構(gòu)的振動可以修正插入損失幾個分貝。W.Shao等研究了不規(guī)則邊緣聲屏障的聲學(xué)特性,對直邊屏障和不規(guī)則邊緣屏障的聲學(xué)特性進(jìn)行了比較,結(jié)果發(fā)現(xiàn)不規(guī)則邊緣屏障的插入損失明顯要高于直邊屏障,特別是高頻段的噪聲。Morgan等測量鐵路聲屏障時,發(fā)現(xiàn)有吸聲處理的IL明顯地高出8~9dB。Pirinchieva研究了聲屏障尺寸對繞射聲的影響,對于點(diǎn)聲源,聲屏障長度小于高度4至Ij5倍時,聲屏障端部繞射聲波對頂部的繞射聲波有干涉影響,同時確定了聲屏障可以認(rèn)為是無限長的長度條件。Defrance用仿真和脈沖測試法研究了T型聲屏障頂部結(jié)構(gòu),確定頂部結(jié)構(gòu)的附加降噪效果。采用最大長度序列法測試獲得的結(jié)果和2.5D邊界元計(jì)算結(jié)果吻合,與2D邊界元計(jì)算結(jié)果較接近,但2.5D邊界元計(jì)算結(jié)果更接近實(shí)際情況。計(jì)算結(jié)果表明,對于實(shí)際中有限長聲屏障,T型頂部結(jié)構(gòu)的附加降噪為l~2dB。Ishizuka等人利用邊界元方法和比例模型系統(tǒng)地研究了直立型、多重邊緣型、T型、圓柱型、Y型等各種聲屏障結(jié)構(gòu)在剛性、吸聲和軟表面三種條件下,相對于薄壁直立型聲屏障的附加插入損失。研究表明,在相同高度的情況下,頂端為軟表面的T型聲屏障具有最好的降噪效果,附加插入損失可以達(dá)到8dB以上。對于相同類型的聲屏障,附加插入損失的順序是:軟表面大于吸聲表面,吸聲表面大于剛性表面。西方發(fā)達(dá)國家的高速鐵路大都修建有聲屏障,然而在設(shè)計(jì)中,只有德國在05年后新建的高速鐵路中考慮了列車運(yùn)行氣動力的影響。近年來,德鐵吸取了聲屏障的破壞事故,開展了高速列車產(chǎn)生的交變氣動力對聲屏障的影響研究[4]2.2國內(nèi)的研究現(xiàn)狀大連交通大學(xué)的孫華云等人進(jìn)行了倒L形式的聲屏障降噪效果的研究和實(shí)驗(yàn)。作者利用多通道噪聲測試分析系統(tǒng)，進(jìn)行了倒L形式聲屏障降噪效果的分析和測試，發(fā)現(xiàn)倒L型聲屏障的噪聲頻譜特性與插入損失相關(guān)聯(lián)的規(guī)律，聲屏障對中高頻聲噪音有較好的效果，但是對低頻聲降噪的效果較差。同時發(fā)現(xiàn)距離聲屏障10m范圍內(nèi)，各聲屏障間的距離與測點(diǎn)位置兩種情況對聲屏障的隔音效果影響較小。其研究結(jié)果為聲屏障的隔音降噪設(shè)計(jì)提供了較高的參考價值。張新華等人設(shè)計(jì)了廣深160km／h準(zhǔn)高速鐵路橋梁聲屏障，并且對準(zhǔn)高速列車運(yùn)行時聲壓級的降低情況進(jìn)行了預(yù)測，得出的結(jié)果顯示聲屏障能有效的降低該地區(qū)鐵路沿線的環(huán)境噪聲[5]。遼寧省交通高等?？茖W(xué)校的張玉群在對大連陽光海岸住宅小區(qū)鐵路研沿線聲屏障進(jìn)行了設(shè)計(jì)和研討中，對鐵路噪聲的產(chǎn)生原因給出了分析，并且就如何利用聲屏障達(dá)到期望的降噪效果及聲屏障的設(shè)計(jì)步驟提出了相關(guān)要求[9]。上海交通大學(xué)振動、沖積、噪聲國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室蔣偉康等依據(jù)現(xiàn)場測量、實(shí)驗(yàn)對輕軌交通噪聲的頻譜特性進(jìn)行了研究，并且對工程應(yīng)用當(dāng)中常見聲屏障的優(yōu)缺點(diǎn)做了分析總結(jié)。他們研制出了兩種能夠有效防止雨塵侵害的阻抗復(fù)合型聲屏障，并且對其聲學(xué)特性在混響室進(jìn)行測試，結(jié)果顯示在輕軌噪聲100-4000Hz主要頻率段范圍內(nèi)該聲屏障具有不錯的吸聲性能，并指出了吸聲聲屏障良好的發(fā)展前景[11]。毛東興等基于微穿孔的理論，提出了以微穿孔板共振吸聲結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)的帶頂部吸聲柱體的新型吸聲隔聲屏障，并詳細(xì)研究了其聲學(xué)性能，通過在城市高架道路工程中對其測試，發(fā)現(xiàn)其降噪效果能達(dá)到7dB(A)以上。鐵道第三勘察設(shè)計(jì)院通過綜合應(yīng)用聲學(xué)、結(jié)構(gòu)動力學(xué)、流體動力學(xué)等技術(shù)原理攻克了時速350km／h客運(yùn)專線鐵路聲屏障技術(shù)研究，并于2007年應(yīng)用于京津城際軌道交通聲屏障工程，經(jīng)過一年多的運(yùn)營檢驗(yàn)，京津高鐵的降噪效果、聲屏障結(jié)構(gòu)變形量等技術(shù)指標(biāo)均達(dá)到或超過國外同類工程技術(shù)水平，在此之后該技術(shù)又應(yīng)用于350公里的鄭武廣、京滬等高鐵建設(shè)[5]。三、高速鐵路聲屏障的空氣動力學(xué)效應(yīng)理論分析[6]3.1計(jì)算流體動力學(xué)基本理論流體流動受守恒定理的支配，基本的物理守恒定理包括：質(zhì)量守恒定律、動量守恒定律、能量守恒定律。如果流動處于湍流狀態(tài)，系統(tǒng)還要遵守湍流輸運(yùn)方程、控制方程這些守恒定律的數(shù)學(xué)描述。3.1.1質(zhì)量守恒方程遵循質(zhì)量守恒定律可以得到流體運(yùn)動滿足的連續(xù)性方程。質(zhì)量守恒定律表述為：單位時間內(nèi)流體微元質(zhì)量的增加，等于同一時間間隔內(nèi)流入微元的凈質(zhì)量。因此，連續(xù)性方程如下式所示式（3-1）(3-1)式中，x，y，z為三個方向的直角坐標(biāo)軸；u,v,w為流場速度在三個坐標(biāo)方向上的分量；ρ為流體的密度；t為時間。3.1.2動量守恒方程動量守恒定律也是任何流體運(yùn)動都必須滿足的基本定律。動量守恒定律表述為：微元體中流體的動量對時間的變化率等于外界作用于該微元體上的各種力之和。該定律本質(zhì)上是牛頓第二定律，其描述方程如下所示式（3-2）式（3-3）式（3-4）式(3-2)一式(3-4)中，P為流體微元上作用的壓力，μ為動力粘度，Su、Sν、S?為動量守恒方程的廣義源項(xiàng)。式(3-2)一(3-4)即為Navier-Stocks方程。3.1.3能量守恒定律能量守恒定律是包含有熱能交換的流體運(yùn)動所必須滿足的基本定律。能量守恒定律表述為：微元體中能量的增加率等于進(jìn)入微元體的凈熱流量加上體力與面力對微元所做的功。該定律本質(zhì)上是熱力學(xué)第一定律，其描述方程如下所示：式(3-5)式中，T為溫度，k為流體的傳熱系數(shù)，C?為比熱容，ST為粘性耗散項(xiàng)。對于理想氣體而言，以上(3-1)到(3-5)并不能使方程封閉，還需要添加一個聯(lián)系p和ρ的理想氣體狀態(tài)方程，即為：P=ρRT式(3-6)式中，R為摩爾氣體常數(shù)。求解這一組方程即可得到流場的全部信息，但是由于公式的復(fù)雜性，理論求解無法得到流場的真實(shí)解，而這組公式龐大的計(jì)算量在現(xiàn)有條件下也無法通過數(shù)值求解得到準(zhǔn)確的結(jié)果，事實(shí)上在許多情況下甚至無法求解，因此還需對這組方程進(jìn)行進(jìn)一步的簡化。3.2湍流的數(shù)值模擬流體雷諾實(shí)驗(yàn)證明，當(dāng)雷諾數(shù)Re<2320時，流體質(zhì)點(diǎn)在管內(nèi)作平滑直線運(yùn)動，流體軌跡沒有不規(guī)則的脈動，這種流動稱為層流；當(dāng)雷諾數(shù)Re>4000時，流場中產(chǎn)生渦旋，相鄰流層間產(chǎn)生相對滑動并且混合，流體運(yùn)動變得復(fù)雜而不規(guī)則，此時即使邊界條件保持恒定，流動也是隨時間變化的，速度、壓力等物理量不是恒定的，這種狀態(tài)稱為湍流。自然界中大多數(shù)的流動都是湍流，它們是肉眼無法看到的，而且具有一定的突發(fā)性。湍流的脈動特性直接影響工程結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能，壓力的脈動可能引起結(jié)構(gòu)的共振破壞，脈動荷載近似周期性的作用會造成結(jié)構(gòu)的疲勞破壞，縮短結(jié)構(gòu)使用壽命。湍流流動是高度非線性的，但隨著計(jì)算機(jī)硬件水平的提升和數(shù)值算法的升級，湍流的仿真模擬已經(jīng)可以取得與實(shí)際比較吻合的計(jì)算結(jié)果。目前對于湍流的仿真模擬總體上可以分為直接數(shù)值模擬和非直接數(shù)值模擬兩大類。直接數(shù)值模擬方法直接求解控制方程(3-1)至(3-4)。而非直接模擬方法是通過對湍流流動做相關(guān)的簡化和近似，避免了直接求解含有脈動項(xiàng)的湍流控制方程，非直接數(shù)值模擬方法主要由大渦模擬、統(tǒng)計(jì)平均法和雷諾平均法三種方法組成。直接模擬(DirectNumericalSimulation-DNS)是采用非穩(wěn)態(tài)的N．S方程直接計(jì)算湍流流動的方法。這種方法的優(yōu)點(diǎn)在于計(jì)算結(jié)果比較準(zhǔn)確，誤差只是數(shù)值計(jì)算導(dǎo)致的誤差，這種誤差是可以根據(jù)需要通過設(shè)置數(shù)值計(jì)算來加以控制的。但是要準(zhǔn)確的模擬復(fù)雜的湍流流動，計(jì)算的時間和空間步長需小到一定的程度，只超級計(jì)算機(jī)才能支撐這種方法在湍流研究中的應(yīng)用。大渦模擬(LargeEddySimulation-LES)運(yùn)用非穩(wěn)態(tài)的N．S方程來模擬大尺度的渦旋，而通過近似的模型來考慮小渦旋對大渦旋的影響。這種方法是基于兩種渦旋的性質(zhì)，大尺度的渦旋是造成湍流的脈動和混合的主要原因，而小尺度的渦旋接近各向同性。這種方法對于計(jì)算機(jī)的容量要求依然很大。Reynolds平均法湍流模型(ReynoldsAverageNumericalSimulation．RANS)是目前工程流體計(jì)算中應(yīng)用最廣的方法。它將湍流的瞬態(tài)流場各參數(shù)等效為時均值與脈動值之和，如式(3-7)。式（3-7）式中帶“一”為時均值，帶“’’’為脈動值。將(2．7)式代入連續(xù)方程、Navier-Stocks方程和其他變量的輸運(yùn)方程，得到時均量的控制方程，引入張量中的指標(biāo)符號后改寫為：式（3-8）式（3-9）我們定義該方程中與相關(guān)的項(xiàng)為Reynolds應(yīng)力，即：式（3-10）湍流流動非常的復(fù)雜，其模型選擇需要根據(jù)具體問題而定近幾十年來應(yīng)用最廣泛的是基于Boussinesq假設(shè)的湍流粘性系數(shù)法導(dǎo)出的k-ξ方程模型。K-ξ模型又稱為高Re數(shù)模型。對于此種模型，層流的粘性系數(shù)μ相對于μi，可以略去不計(jì)。湍動能k方程：式（3-11）式（3-12）式(3-11)一式(3-12)中，μeff為有效粘性系數(shù)，μeff=μ+μt為湍流粘性系數(shù)，μ是動力粘性系數(shù)。其中,Cμ一般取0.009,為常數(shù)。它們的取值一般為。四、不同減載式聲屏障的設(shè)計(jì)方案對比4.1棒式聲屏障圖2為棒式聲屏障的結(jié)構(gòu)圖，吸聲材料噴涂于不銹鋼圓柱上，沿面板背板方向，設(shè)置了三排鋼柱；由俯視圖可得，三排鋼柱為三角形排列；臨近面板和背板的兩排鋼柱直徑相同，中間鋼柱直徑較大，這樣可以減少聲音直接由圓柱之間通過，增大了吸聲材料的吸聲面積，保證了聲屏障的吸聲性能；為了防止聲屏障受空氣、粉塵、雨雪的侵蝕，采用鋁合金板組合成腔體結(jié)構(gòu)，將吸聲鋼柱封裝起來，面板開孔使吸聲材料發(fā)揮作用。圖2棒式聲屏障結(jié)構(gòu)示惹圖4.2百葉窗式聲屏障它的設(shè)計(jì)參考了通風(fēng)隔聲刮。它總共有五種設(shè)置方式，如圖3所示，前四種方式的吸聲材料為六面體薄片結(jié)構(gòu)；第一、二中設(shè)置方式是將吸聲材料豎直固定在聲屏障支座上，兩種設(shè)置的方向相反；第三、四種設(shè)置方式是將吸聲材料水平固接在聲屏障單元板的兩端，兩種設(shè)置的方向相反；第五種吸聲材料的設(shè)置呈V型，豎直固定在聲屏障支座上，這種設(shè)計(jì)主要是增加聲音在聲屏障中間傳播的難度，提高百葉窗式聲屏障的聲學(xué)性能。百葉窗式聲屏障設(shè)置了面板和背板，面板如圖3.圖3百葉窗式屏障結(jié)構(gòu)示意圖4.3S型聲屏障如圖4，左邊為s型聲屏障的側(cè)視圖，右邊為隔聲測試的樣品。s型聲屏障是將多孔水泥材料水平固接在聲屏障兩端，由于沒有吸聲材料，且S型水泥結(jié)構(gòu)沿近軌一遠(yuǎn)軌方向的尺寸為175mm．所以這種聲屏障沒有設(shè)置面板和背板。圖4.S型屏障4.47種設(shè)計(jì)形式的減載式聲屏障氣動力時程曲線圖5為7種設(shè)計(jì)形式的減載式聲屏障氣動力時程曲線，表1為七種形式聲屏障上作用的氣動力峰值、負(fù)峰值與幅值相對直型的減小率。結(jié)合圖5和表1可以看出，七種形式聲屏障的氣動力時程曲線都有明顯的“頭波”和“尾波”特性；“頭波”負(fù)峰值的減小更明顯，“尾波”正峰值的減小更明顯。對于六種形式的聲屏障(S型除外)“尾波”減載率比“頭波”大5％左右，而s型的“頭波”減載率比“尾波”大12％。百葉窗形式1和形式2的減載率相差很小，說明豎直固定在支座上時，相同設(shè)置角度下吸聲薄片的朝向造成減載效果的差異很小：百葉窗形式3和形式4的減載率相差也很小，說明固接在聲屏障單元板兩端時，相同角度下吸聲薄片的朝向造成減載效果的差異很?。晃暠∑亓熊囘\(yùn)行方向安放時減載率比豎直安放時大2％左右，采用百葉窗式設(shè)計(jì)形式時，可從這四種設(shè)置中任選一種，綜合考慮吸聲降噪性能以及工程實(shí)施的難易程度后，得到最優(yōu)方案。V型聲屏障的減載效果最差，由于中間折角的存在，導(dǎo)致氣流通過困難，可以通過消除折角、增加圓弧過渡來優(yōu)化此種形式的聲屏障。棒式聲屏障的減載效果第二好，比百葉窗形式1、2大l5％左右?？梢酝ㄟ^改變D、d、LI、L2、L3五個參數(shù)來優(yōu)化棒式聲屏障，得到最好減載效果。S型聲屏障的減載效果最好，且“頭波”各項(xiàng)峰值對應(yīng)的減小率比棒式大12％左右，“尾波”減載率比棒式大7％左右。由于s型聲屏障沒有安裝面板和背板，所以它的減載效果最好。s形聲屏障的吸聲片是由混凝土制成的，重量較大且易碎，無法安裝面板背板保護(hù)，工程實(shí)用比較困難。圖5.7種設(shè)計(jì)形式的減載式聲屏障氣動力時程曲線表1減載式聲屏障減載率五、對“高速鐵路減振降噪”技術(shù)的思考目前，綜合性能優(yōu)異的高分子吸聲材料得到了廣泛應(yīng)用，有機(jī)高分子材料具有大分子特有的轉(zhuǎn)變與松弛運(yùn)動以及通過分子結(jié)構(gòu)和材料結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)對這些特性的可控性。如從材料設(shè)計(jì)角度出發(fā)，利用結(jié)構(gòu)和界面效應(yīng)，將粘滯性內(nèi)摩擦、熱傳導(dǎo)和弛豫作用合理匹配實(shí)現(xiàn)對噪聲的有效吸收，制備高分子吸聲材料；通過嵌段、接枝、共聚和IPN等分子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)調(diào)節(jié)材料的阻尼性能，依據(jù)各種結(jié)構(gòu)層次的高分子材料的特征聲阻抗，組裝得到新型高效吸聲材料；或者從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，制成阻抗連續(xù)過渡的梯度吸聲材料和吸聲復(fù)合材料，并通過尺寸控制放大的功效[10]。參考文獻(xiàn)：[1]石明.高速鐵路聲屏障氣動載荷特性的實(shí)驗(yàn)研究[D].北京交通大學(xué),2015.[2]劉威.高速鐵路聲屏障氣動載荷數(shù)值模擬研究[D].北京交通大學(xué),2014.[3]胡薇.聲屏障聲學(xué)特性及其城市道路交通降噪效果研究[D].東北林業(yè)大學(xué),2014.[4]姚澍.列車氣動力作用下的聲屏障強(qiáng)度分析[D].西南交通大學(xué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