借助仿真 App 高效研究室内的噪声分布

2016年 2月 11日

建筑师和工程师们会在开始建造房屋前对声音质量进行优化设计;此时,他们就可以使用 COMSOL Multiphysics 等仿真工具来实现该目标,最终将以较低的成本实现精确的结果。现在,仿真 App 进一步提升了该工作流程的效率;它使不具备仿真专业知识的用户也能自行运行声学分析,从而能更快地得到结果。本篇博客将介绍我们的家庭住宅声学分析器 App,希望它能帮您加深对室内声学的理解并为您带来更多灵感。

在设计房屋时加入声学因素

暴风雨来临,雷声轰隆作响;窗外的汽车正在报警;您耳中还传来了隔壁的电视声。

虽然具体噪声源可能不同,但室内噪声是个很普遍的问题。室内噪声的传播会影响您的日常生活,打断您的交流或影响您的睡眠。因此,此类结构的设计人员必须时刻关注如何通过最小化噪声污染来提升居住舒适度,以及如何将噪声控制在地方及国家的噪声控制水平内。

为解决上述问题,设计人员可以在仿真的指导下进行设计,这也是研究建筑噪声及声-结构耦合的一个可靠方法。设计人员能精确评估结构内的噪声分布,并尽量减少对物理测试的需求。

室内噪声分布仿真。
室内噪声分布仿真。

很多时候,我们必须评估并对比不同的场景才能找出最优设计。现在我们有了一个新的解决方案:仿真 App。它支持用户通过简化的界面访问 COMSOL Multiphysics 的所有物理场及功能。研究室内声学时,App 用户可以轻松针对不同参数计算噪声的传播,比如不同的噪声源、安放位置、墙壁绝缘特征等等,从而保证结果的精度。

我们的家庭住宅声学分析器 App 就是这样一个例子。

 

借助 App 模拟室内声学

家庭住宅声学分析器是 COMSOL Multiphysics 5.2 版本新增的一个演示 App。您可以对 App 进行定制以适应具体的设计需求,我们这里将重点研究一个两层家庭住宅中的噪声传播,特别是在相互连通的房间内。如需确定特定环境能否满足相关噪声与工作规定时,我们就应进行此类验证。

下方是 App 的用户界面 (UI)。App 功能区包括多个按钮,并分为住宅模型结果信息栏。

COMSOL Multiphysics 家庭住宅声学分析器 App 的 UI。
App 的用户界面。

住宅模型栏位于 App 左侧,包括楼面平面图查看选项,并支持用户定制噪声源特征及位置。用户可在此栏选择他们希望查看的楼层,从而更便捷地查看几何及噪声源的位置。

住宅几何和楼面平面图。
左:住宅几何。右:楼面平面图。

同时,噪声源表格提供了有关几何中各类噪声源的详细信息。下图显示了表中列出的各类噪声源选项,支持用户修改名称、描述及其在室内的安放位置。用户可以移除声源或将其移动到其他房间中,还可以修改声源的噪声特征;并能能通过功能区的增加按钮向表格增加标准设备表格中的预定义声源。

噪声源和标准设备列表。
噪声源标准设备列表。

指定噪声源后,我们可以开始计算。点击计算声学,App 将在结果栏绘制计算结果;在不同的标签页分别显示声压级声能密度局部能量通量,并会在平均声压级表格中显示每个房间的平均声压级。

假设用户希望生成一份仿真结果报告,那他/她只需点击一下鼠标就能实现。点击创建报告按钮可以生成一份包含住宅楼面平面图、模型设定及声学分析结果的报告。借助该资源,用户可以轻松与其他人分享研究成果。

App 带来更加灵活和自由的声学设计

App 为更广大的用户群组带来了仿真的力量。凭借其灵活的本质和直观的界面,App 使仿真设计变得更自由,从此,更多用户能很自信地开始基于他们的具体需求运行仿真。

我们今天演示的 App 主要分析了一个经典的声学问题:相连房间系统中的噪声环境如何?这只是我们通过 App 开发器所能实现的一个简单功能。我们非常希望您能从中获得启发,并在此基础上开始您自己的 App 开发。

声学模拟及 App 使用的更多学习资源


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