人物如何利用消音板的原理高效处理食品废水

在这两幅图中,初看之下仿佛是温度分布,但实际上它们是在模拟声压分布的结果。这里讨论的是列车行驶时产生的噪声,即车轮与铁轨间摩擦所产生的声音。红色区域表示声音最为强烈,而绿色、蓝色的区域则依次降低,接近紫色时声音变得更加微弱。比较这两幅图中的消音板设置差异,我们可以发现,当消音板高度更低的情况下,上图显示了一个更广泛的安静区域。

神户制钢所和神钢建材开发合作研发的一种特殊消音板展现出了出人意料的静音性能。这块试制品展示了其内部结构。在这个高效吸音原理背后隐藏着关键设计。

内部构造包括四层极薄的材料(如图1所示)。从声音源开始,从一侧到另一侧依次排列:带有孔洞的铝板(a)、两个开孔较细的小铝板(b和c),以及没有开孔或仅有少许开口的小金属片或钢片(d)。这些都是新型消音板特有的构造,也正是我们使用模拟工具进行测试时采用的相同结构。

对比而言,另一种产品使用玻璃棉作为吸收直线传播声音并防止墙壁反射扩散的声音隔离部分。而新研发出的这种消音板只包含带有孔洞的小铝片。此外,这个试制品展示了a各自约为1毫米厚度,b和c分别约为0.1毫米厚度;至于孔隙间距,大致保持在2至3毫米之间。

它工作原理如同图2所示。当声波压力作用于材料后,使得空气发生振动,并通过这些小孔穿过过程中产生摩擦,将声能转化为热能。此外,由于气流紊乱形成旋涡造成周围压力的降低,这也是基本上的吸油原理之一。同时,还设立了一定空气层,以利用穿过前后的压力差来提高吸油性能,并且减小开口大小以加快空气振动速度,从而增加摩擦效果,最终提高了整个系统的效率。而未经处理的大块金属则起到了隔绝其他噪声进入空间作用。

通过实施这样的措施,对噪声进行测量显示,在某些频率范围内减少了3至5分贝(A)单位,即按等功比计算,其影响程度达到了将原始水平减半到三分之一左右。此设计得益于神户制钢所拥有的先进模拟技术,它们针对高频响应调整了每个部件参数,如改变孔径及开放率等,以提升500赫兹以上高频区内的吸油系数,如同图3表现出的那样。

换句话说,只要适当调整上述条件,就可以应用于所有类型的声音特性。如果我们进一步研究,每一层都可根据需要进行调整,比如改变每一层空气层厚度,就会得到不同的结果,如同图4描述的情景一样。

相比之下,即使采用薄弱材料也能实现与旧产品相当甚至更好的效果,因此这种新的消音技术还有望用于除了通常用途之外的地方,比如未来铁路运输中的高速列车。如果能够实现这一点,无论出行还是旅行,都将享受到更加宁静舒适的一刻。