人物如何利用消音板的高效吸音原理来解决大气污染问题

在这两幅图中,初看之下仿佛是温度分布,但实际上,它们展示的是声压分布的模拟结果。这里所说的声压,其实就是列车行驶时车轮与铁轨间产生的噪音。红色区域表示噪声最为强烈,而绿色、蓝色的区域则相对较小,随着颜色逐渐变浅,噪声也逐渐减少。上下两幅图仅在消音板的位置有所不同——一个设置在车辆左侧,一张设在右侧。当我们比较这两幅图,我们会发现意外地,上方显示了更广泛范围内安静状态。

值得注意的是,这种独特的降噪性能来自于神户制钢所和神钢建材开发共同研发的消音板。这部分试验品照片展现了其内部结构。在高效吸音方面,有几个关键因素隐藏其中。让我们深入探索这些细节……

内部结构由四层极薄板组成(如图1)。从声音来源开始,每一侧都配置有带孔铝板(a),然后是两个带细孔铝板(b、c)以及最后一个未开孔铝或钢板(d)。这个新型消音板拥有这种构造,并且正是使用这样的模拟进行分析。

另一方面,下方使用的是原有的产品,在“吸音部分”采用玻璃棉,而新的设计只包含带孔铝板。在试验品中,可以看到每个环节都是精心挑选:a约为1毫米厚度,b和c约为0.1毫米;而b和c之间大致保持2至3毫米间隔。

关于吸音原理,如同第二张图片所示,当声音波经历压力后引起空气振动并通过开口时,由此产生的摩擦转化为热能。而当气流经过开口附近形成旋涡时,就会导致压力降低,这便是基本上的吸音机制。

此外,还有一层空气分隔各个面片,使得穿过前后的速度差增强了吸收能力,同时也减少了开口大小,从而加快了空气振动速度增加摩擦力,以提高效率。而未开孔面的d则扮演着隔离作用。

通过这些改进措施,比起原始产品,该消音效果提升达到了3至5分贝(A)的大幅度,以及根据声能计算减少了一半到三分之一。

重要性体现在神户制钢所拥有的模拟技术上。这款试验品以高频段为目标调整了洞径及开放率等参数,从而提高了500Hz以上高频区的吸收系数(见第三张图片)。

反过来说,只要调整这些参数,便可以适应各种不同的噪声特性。例如,对于改变每一层空气层厚度进行模拟后得到的一系列结果显示出完全不同的表现模式。(参见第四张图片)

与之前使用玻璃棉产品相比,即使薄弱多倍,也能够实现与原始相同甚至更好的吸收效果,因此它还有望扩展应用领域,不仅限于普通消去壁,更可能被用于新干线铁路车辆车身。如果这一应用得到实施,无论是在工作还是旅行期间,都将享受到更加宁静舒适的一刻。