江旺松
珠海市琛龙船厂有限公司
摘要：游艇通常用于商务活动及休闲、娱乐，具有较高的时尚性和舒适性，对噪声性能要求甚高。据统计，在已建好的游艇上安装声学器材的代价约为设计中预先采取措施所需费用的3倍左右。因此，在游艇设计阶段对舱室噪声进行预报，使噪声水平满足任务书和相应标准的要求是很有必要的。本文首先分析了噪声污染对人们生活产生的危害性，接下来详细阐述了常见的噪声现象以及统计能量分析法的基本原理和舱室噪声模型建立。希望给行业内人士以借鉴和启发。
关键词：统计能量法；噪声声源；舱室噪声
引言
本文应用统计能量法建立游艇舱室噪声预报模型，分析游艇主要声源对游艇主要舱室噪声的贡献值，并分析各个舱室的主要声源，从噪声声源治理的角度出发，为游艇减振降噪优化设计提供可行方案。
1噪声污染对人们生活产生的危害性
一般情况下，80分贝左右的噪声不至于对人们的身体造成严重的危害，而85分贝以上则可能发生危险。统计表明，人们如果长期工作在90分贝以上的噪声环境中，会对人们的身体健康造成严重的影响，尤其是耳聋发病率会明显增加。
1.1对耳朵造成的危害
噪声污染引发的最为明显的危害就是对耳朵造成的伤害问题，在过于强烈的噪音污染下，人们可能会出现耳鸣、头晕等身体不适的现象。当噪音停止，或者人们远离发声区域时，这种现象表面上看来似乎有了好转，但是实际上对耳朵已经造成了一定的损害。人们的听力范围会因此有所下降，而如果是一些工作人员需要长期处于有强烈噪声污染的地方工作，甚至有可能造成双耳失聪的问题。同时，还有些体质能力差的人，在突然遇到分贝值比较高的噪音污染时，可能会引起鼓膜破裂出血的现象。因此，噪音污染问题是城市发展过程中，各地政府部门需要解决的主要问题之一。
1.2影响生活质量
常见的噪声污染危害主要是会影响人们的日常生活质量，城市经济水平的提高以及信息技术的发展，使得人们的生活节奏逐渐加快，在工作和学习方面的负担也越来越重。在这种情况下，人们对于睡眠质量的需求就比较高。但是，现阶段有许多噪音污染问题都是在半夜出现的，比如，大货车的运输工作，以及实际生活中有少部分人不务正业，在家中进行网络直播的情况。音响设备的振动以及肢体大幅度动作会造成严重的噪音问题。在这样的环境背景下，人们经常会出现失眠多梦的问题，导致身体休息不好，气血不足，并影响自身的工作效率。研究表明，长期在睡眠过程中遭受到噪音污染的问题，就会导致记忆力衰弱、神经衰弱等问题。此外，噪声在学生学习以及上班族工作时，容易导致注意力不集中，也十分容易引发人们的负面情绪。
2常见的噪声现象
2.1日常生活产生的噪音
首先，日常生活中是非常容易产生噪音的，比如，在城市化发展进程不断加快的当下，人们的交通出行越来越便利。私家车逐渐普及开来，而这就会造成交通的拥堵问题，因此，人们经常会依靠按喇叭鸣笛来示意其他车辆让行，这种现象就是一种常见的噪音污染现象。同时，其他的交通工具，例如火车、轮船、飞机等在运行过程中也会产生比较大的噪音问题。而夏季城市街道上的洒水车、冬季的清雪车也都是噪音的主要来源之一。此外，在城市居住的居民经常还会遇到音响过大、邻居吵架以及炒菜做饭引发的一系列噪音问题。在商尝学校等人流密集的地区，也经常会有嘈杂的噪音。
2.2生产经营引发的噪音
基于科学技术水平的不断发达，各个企业的生产经营规模也在不断的扩大，而相应的活动在给企业增加经济收益的同时，也使得噪音问题逐渐严重起来。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆比如，工业生产中设备运行的声音，建筑行业在进行房屋建筑、拆迁或者是装修等等一系列活动产生的声音，都是现阶段城市发展过程中需要解决的主要噪音污染问题。
3统计能量分析法的基本原理
统计能量分析方法运用统计的观点，从能量角度分析复杂结构在外载荷作用下的响应，预测耦合结构元件和声学容积的振动和噪声，解决声场与结构间的耦合问题。统计能量法以统计物理学原理为基础，将复杂结构分解成一系列子系统，以每一个子系统内的能量作为其基本变量。统计能量分析法的基本关系方程是在弱耦合、保守耦合、激励源不相关等假设条件下建立的。SEA包含"统计"、"能量"和"分析"三方面内容："统计"表示SEA运用了数学统计方面的思想，用从研究系统取出来的随机变量的标准偏差和平均值来表达预示的结果。也就是说，SEA虽然不能准确给出每一个子系统的动力学响应状态，但能从统计意义上预示整个子系统的平均动力学响应；"能量"是指使用能量作为系统变量来表征动力学子系统所处的状态，用包含声压级、应力和压力等动力学参数的能量平衡方程来描述系统模型中各子系统之间的藕合作用.
4舱室噪声模型建立
运用全频振动噪声仿真分析软件VAOne进行建模及计算分析。首先，采用ANSYS建立几何模型，将几何模型划分为有限元网格；其次，在VAOne里导入网格，生成SEA模型，定义各种材料的属性及各种加筋板，将它们赋予给对应的子系统；最后，定义各类设备的空气噪声和结构噪声，输入或约束到对应子系统。建立好SEA模型后，进行噪声预报时需要设置一些参数，像内损耗因子、耦合损耗因子和噪声源激励等：（1）内损耗因子指单位频率单位时间内损耗的能力与平均存储的能力的比值。主要包括三个部分：因摩擦形成的内损耗因子；因振动向环境进行声辐射的阻尼形成的内损耗因子；因边界连接阻尼形成的内损耗因子。这三个部分是互相独立的，可以线性叠加得到总内损耗因子。（2）耦合损耗因子指两个系统振动时能量流的关系，表征被直接激励的子系统的能量传到被间接激励的子系统的量。它代表了两个系统耦合程度的强弱，只有在振动能量传递时才会体现出来螺旋桨距水手房最近、距主人房最远，螺旋桨结构噪声对水手房影响最大、对主人房影响最小；主机与水手房和KTV房距离基本一样；主机结构噪声对该2个舱室的影响基本一样，主机与主人房之间的距离最大，结构噪声的贡献值最校因此，结构噪声对舱室的影响大小与舱室和声源的距离成反比，随着距离增加，结构噪声显著下降；螺旋桨水噪声通过舷外水传播，主要影响邻近的舱室，如水手房及机舱；主机空气噪声主要影响机舱，对相邻舱及相隔舱的贡献值显著下降。计算结果表明，游艇舱室噪声的主要声源为：螺旋桨水噪声、主机结构噪声和主机空气噪声。为了降低主要舱室的噪声水平，可以通过选择低噪声设备或采用弹性安装减少结构噪声的影响。如：螺旋桨设计时处理好空泡问题，降低水噪声功率；选择低空气噪声的主机，且主机采用弹性安装等。为此，提出了螺旋桨水噪声和主机空气噪声功率分别降低50%、且主机采用弹性安装的声源治理优化方案
结语
螺旋桨及主机的结构噪声对舱室的影响大小与舱室和噪声声源的距离成反比，随着距离增加，结构噪声显著下降；螺旋桨水噪声通过舷外水传递，主要影响邻近的舱室；主机空气噪声主要影响机舱（源舱），对相邻舱和相隔舱的影响显著下降。根据主要噪声声源对舱室噪声的贡献值，从噪声声源治理的角度出发，可为游艇降噪优化设计提供可行方案。
参考文献
［1］中国船级社.船舶及产品噪声控制与检测指南[S].2013.
［2］邱斌,吴卫国,刘恺.高速船全频段舱室噪声仿真预报[J].中国舰船研究.2011,6(6).
论文作者:江旺松
论文发表刊物:《中国西部科技》2019年第21期
论文发表时间:2019/11/26
标签：噪声论文; 舱室论文; 声源论文; 噪音论文; 能量论文; 游艇论文; 螺旋桨论文; 《中国西部科技》2019年第21期论文;