人物如何理解消音板的消音原理以及高效吸音技术在污水处理中的应用

在这个故事里,有两张图像,它们看起来像是温度分布,但实际上它们是在模拟声压分布的结果。这些声压是由列车行驶时轮胎与铁轨之间产生的噪音。红色区域表示最大的噪音,绿色和蓝色稍微低一些,而紫色的区域代表着声音越来越小。在这两幅图中,只有消音板的位置不同,这一点是唯一区别的地方。当我们比较这两幅图时,我们会惊讶地发现,在更广泛范围内显示出安静状态的是那张消音板较低的图。

神户制钢所和神钢建材开发的一种特殊消音板展现了独特的静音性能。这款消音板能够高效吸收声音,其原因隐藏在其内部结构中。下面我将解开它内部的秘密……

这种高效吸收声音的原因在于它具有四层极薄金属板(如图1所示)。从发声源开始,每一侧都依次安装了带有孔洞的小铝片(a)、两个带细孔的小铝片(b、c),以及一个没有孔洞的小铝片或钢片(d)。这些构造正是用来模拟新型消音板使用的。

相比之下,另一款产品使用玻璃棉作为吸收直线传播的声音和防止墙壁反射的声音扩散用的“吸油部分”。而新开发出的这一款只设置了带有孔洞的小铝片。在试制品上,我们可以看到,a层大约为1毫米厚,b和c层分别为0.1毫米厚,而b和c间隔大约为2到3毫米。

关于吸油原理,如同图2所示,当空气通过开口并受到声音波动压力后,就会产生振动,并转化成热能。而当气流形成旋涡时,周围环境中的压力也会随之降低,这就是基本上的吸油原理。

此外,还有一些空气层存在于每个金属板之间,它们利用前后的空气流动产生差异提高了吸油性能,同时减少了开口大小,使得空气振动速度加快,从而增加摩擦力提升效率。而那些没有开口的小铝片则起到了隔绝作用。

通过这样的设计,噪声被减少到了原来的3至5分贝(A)左右,即使按声能计算,也减少了一半到三分之一。此外,这款产品还拥有模拟技术,该技术对于确定这种构造起到了重要作用。当我们改变参数进行模拟时,可以看到不同情况,如对高频声音设定不同的孔径及开口率,从而提高500赫兹以上高频区的吸油系数(如图3)。

换句话说,只要调整这些条件,就可以适应各种不同的噪声特性。例如,如果我们以空气层作为参数进行模拟,那么改变每个空气层厚度就会显示出不同的效果,如同图4所示那样。

与使用玻璃棉旧产品相比,即使采用更薄材料,也能达到相同或更好的效果,因此可能用于除常规消音墙以外其他场合,比如新干线车辆车身。如果该应用得到实现,无论是在工作还是旅行期间,都将享受更加安静舒适的一刻。