【摘 要】
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目前,公路和铁路发展迅速,交通噪声严重影响附近居民的生活。声屏障作为降低交通噪声的重要工具也因此逐渐得到了广泛的应用。声屏障结构的降噪效果受多种不确定因素的影响,如声屏障的表面平整度、材料组成、顶端形状等也都是不确定的。基于解析求解的方法在简单结构声学的不确定分析已取得坚实的理论基础,然而难以应用于复杂结构,因此开发一套有效的数值求解方法具有十分重要的实际意义。本文的主要目的是建立不同形状声屏障结
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目前,公路和铁路发展迅速,交通噪声严重影响附近居民的生活。声屏障作为降低交通噪声的重要工具也因此逐渐得到了广泛的应用。声屏障结构的降噪效果受多种不确定因素的影响,如声屏障的表面平整度、材料组成、顶端形状等也都是不确定的。基于解析求解的方法在简单结构声学的不确定分析已取得坚实的理论基础,然而难以应用于复杂结构,因此开发一套有效的数值求解方法具有十分重要的实际意义。本文的主要目的是建立不同形状声屏障结构的单个随机变量波数的经典泰勒展开的广义随机摄动法,研究声屏障声影区内的声压分布情况,从而得到声屏障的降噪效果。论文的主要内容和总结如下:（1）基于边界元法的声屏障结构的声压计算。本文采用Burton-Miller方法,联立常规边界积分方程和超奇异边界积分方程,并对其中的奇异积分进行处理,以此克服散射声场分析中解的非唯一性问题。在二维散射声场分析中考虑了声屏障所受波数的随机性,即通过使用小扰动参数ε的广义n阶泰勒级数,围绕波数和控制方程中的所有状态函数的期望进行扩展,同时,通过基本数值方法即边界元法,将声屏障边界离散,并求解该声屏障的各种偏微分方程的解,研究处于散射声场的声屏障的声压响应值。从上述内容可以发现不同顶端结构的声屏障降噪效果各不相同。在受保护的声影区内的声压级感度值较其它处更大,说明设计合适的声屏障顶端角度能有效地降低声影区的噪声。（2）用蒙特卡洛模拟的结果作为基准解,比较数值解的精度。MCs法求解声屏障顶端某点的期望和方差,是将求解期望的积分方程等效为n个函数值的平均值。本文首先研究无限长刚性圆柱体在平面入射波的随机性分析,求解某点的声压,并将获得的2,4,6阶扰动地结果与MCs的结果进行比较,以验证本文所提算法的准确性。本文将GNP-IGA-BEM（广义n阶扰动等几何边界元法）应用于处于散射声场声屏障的随机性分析。结果表明,GNP-IGA-BEM对于具有不确定性波数的声屏障的声压分布研究是有效的。另外,本文只研究了三个不同顶端形状的声屏障的声压分布,以后还需要进一步研究更多不同形状的声屏障,以寻求降噪效果最好的顶端形状的声屏障。
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