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多孔弹性路面振动/泵气噪声形成机理及降噪功能评价研究
| 论文题名： | 多孔弹性路面振动/泵气噪声形成机理及降噪功能评价研究 |
| 关键词： | 多孔弹性路面;振动噪声;泵气噪声;降噪功能评价 |
| 摘要： | 随着城市道路网络的不断完善和汽车保有量的剧增，交通噪声污染问题也日益严重，其影响已逐渐从环境噪声污染的单一领域扩展到了全社会的健康范畴。多孔弹性路面（Porous Elastic Road Surface，简称PERS）是降低交通噪声最有效的低噪声路面之一，然而对于多孔弹性路面的研究多停留在于在材料级配设计和路面服役性能，缺乏对该路面产噪机理和室内-现场降噪功能综合评价研究。基于此，本文采用室内外声学系列试验和有限元数值模拟手段，研究PERS路面材料多孔吸声与阻尼减振的降噪机理，分析 PERS 路面“振动/泵气”噪声产噪过程，并依托实体工程进行现场噪声测试，评估PERS路面降噪性能。具体研究内容如下： 首先，对胎路噪声产生和增强过程进行理论分析，并开展了PERS路面材料声学相关试验，通过驻波管和MTS混合料性能试验机分别获取试件的吸声系数、动态弹性模量及相位角等参数，从吸声效果和阻尼减振角度量化 PERS 路面材料的降噪水平。试验表明PERS、PAC、AC吸声系数均值依次为0.391、0.320、0.096；PERS动态模量值也低于PAC和AC混合料，且PERS混合料在高频荷载条件下呈现独特的相位滞后特征。 其次，基于有限元方法，构建多孔弹性路面的“轮胎-路面-空气”振动/泵气噪声模型，并分析声场的分布规律，对多孔弹性路面振动/泵气噪声及两者叠加而成的胎路噪声特性进行评价。结果表明，振动和泵气噪声均在胎-路接触区域产生并以球面波的形式向外扩散；振动噪声主要存在于低频段，而泵气噪声则主要在高频段呈现；当初始车速60km/h时，与PAC和AC路面相比，PERS路面的近场胎路噪声水平分别降低了2.568dB和5.165dB，且随着车速提高，PERS路面在降噪方面表现更加优异；在中低速时，振动噪声在胎路噪声中占比较大，但当车速提高至90km/h时，泵气噪声占比逐渐超过振动噪声，成为胎路噪声的主要贡献因素。 最后，通过铺筑PERS试验路段开展现场噪声测试，并与PAC、AC路面噪声实测值进行对比。结果表明，PERS交通噪声水平与车速呈正相关，且车速的加快提高了高频噪声在交通噪声中的占比；同比PAC和AC路面，PERS路面平均降噪2.3dB和4.5dB，最高降噪可达4.2dB和7.2dB，且PERS路面对抑制全频段胎路噪声均有明显优势；所得PERS实测结果与预测值均差不超过1dB，证实了室内外试验和预测模型结论的一致性，并验证了PERS路面在降噪方面表现出的优异特性。 |
| 作者： | 王长宏 |
| 专业： | 交通运输 |
| 导师： | 钟科 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆交通大学 |
| 学位年度： | 2023 |
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