Raynois在建筑声学设计中的应用

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1、万方数据Raynois在建筑声学设计中的应用孙艳L2，尹铫2，刘克2，沙丹青2(1．北京工业大学，北京lO0022；2．中国科学院声学研究所，北京lO0080)ApplicationofRaynoisinArchitecturalAcousticSDesignSunYanl～，Yinya02，Liuke2，ShaDanqin92《l?BeU{ngUniversity对Technology2．InStitute可Acoustics。Acndeminsin记n)1．引言对于一个围蔽空间，有多种理论可以预测它的声学效果，其中，波动声学理论

2、和儿何声学理论常用于室内声场冲击响应的预测，但是由于波动声学采用的是物理和数学算法，计算非常严谨，因此一般只是用于围蔽空间中声场的定性研究，只在最近才部分应用到实际计算中。例如，Terai＆Kawai1⋯采用边界元法计算了音乐厅的冲击响应。而几何声学已经普遍应用于围蔽空间的声场计算，随着计算机的发展，算法也越来越复杂，其中常用的两种基本算法是声线跟踪法和虚声源法，为了增加计算的准确性，许多商业软件在编制过程中将这两种算法结合使用，以便提高计算精度。而对于一个软件，它的准确性除了与算法有关外，输入数据的准确性也会对其产生很人的影响。本

3、文以Raynoise为例，计算时着重考虑输入的参数对计算精度的影响。并与实际测量西个声学参量进行比较，房问模拟时采用有扩散和无扩散两种情况。2．Raynois模拟计算模拟的房间是北京基督教朝阳教堂，教堂平面图、模拟图如图1所示。房间体积为960立方米，总面积为1013平方米。输入的参数主要考虑吸声系数、扩散系数、射线数量和反射序列对计算精度的影响。室内环境选择常温条件下，相对湿度为50％，射线数量和反射序列对声学参数的影响如图2，3所示。从图中可以看出，图l(a)教堂·F面图图l(b)Raynoise模拟图当射线数分别为40000、

4、70000时，EDT和C80值趋向稳定。当反射序列分别为30、40时，EDT和C80值趋向稳定。因此在模拟时，取射线数70000，反射序列为40进行计算。影响模拟参数准确性的另一个参数就是吸声系数和扩散系数，表l给出了除窗户、门、墙裙(为铝合金饰面)的表面无扩散外，其它表面扩散系数(顶棚除外)均等于0．1的情况卜-，1000Hz时房间内的EDT的变化情况。取顶棚扩散系数变化步长为0．1，从表1中可以看出，随着扩散系数的变化，EDT的错误率达20％以上。如果不考虑扩散效果，计算错误率达25％以上。因此，在使用该软件时，要充分注意材料的

5、扩散性能。3．测量结果教堂完f：后对其进行了建筑声学测试。无指向扬声器置=j．讲坛中央，距地面1．6m。为提高信噪比，采用相关法测量房间脉冲响应，由计算机产生e—sweep扫频信号，经D／‘A转换后，馈给扬声器。同时，传卢器接受剑的声信号作者简介：孙}色(197：{一)殳．辽宁丹东人，阱州】，㈣。lIl：yph⋯v}ln@ln：{L(Ⅶ万方数据经过A／D转换后，输入计算机，计算出测点的脉冲响应及声场参数，信号采样频率为44．1l(}Iz。图4给出了对应于模拟点的测试结果，从图中可以看出，如果不考虑扩散系数，模拟结果和测试结果存在很大

6、的不同，对于EDT，1000HZ情况下，模拟结果几乎是测试结果的1．5倍。只考虑镜面反射时，单纯调整吸声系数几乎不可能使模拟结果接近实测值。表1EDT随着扩散系数的变化情况表0．11．43O．21．430．31．430．41．43O．51．41O．61．410．71．39O．81．390．91_3911．394．结论图4(a)EDT的模拟值与实测值比较图4(b)c80的模拟值与实测值比较对于EDT，明晰度C80等指标，如果考虑扩散系数，模拟结果可以达到误差允许范围内(EDT为10％，明晰度为10％，)旧1，因此，可以说，在声场模拟中

7、，扩散系数是计算过程中一个非常重要的参数，以上虽然只列出了一个点的比较结果，但其它点也显示出同样的变化趋势。参考文献[1]T．Terai，Y．Kawai，inBoundaryElementMethodsinAcoustics，editedbyciskowski，R．D．eBrebbia，C．A．，ComputationalMechanicsPublications，Chap．10(1991)，193—221[2]．MarcioA．GomesandSamirN．Y．Gerges，J110DELLINGOFRooMAcOusTICPAR

8、AMETERsuSTNG扎sTEcHNIQUEANDNuMERIcALsIMULATION，AcoustjcsandVibratIonLaboratory—C．P．476．F10rianoDolis．SC．BraziIRaynois在