岩棉在船舶舱室降噪中的应用研究

1、装订线大连海事大学毕 业 论 文二一六年六月岩棉在船舶舱室降噪中的应用研究专业班级：轮机工程2012-18姓 名： 丁炜东 指导教师： 轮机工程学院摘 要首先，本文简要介绍了船舶噪声的来源、噪声的传播途径和噪声的控制方法。然后对吸声技术、隔声技术、隔震技术、阻尼减震降噪技术等减震降噪方法进行了研究。对统计能量分析方法声学模型中的基本参数包括模态密度、内损耗因子、耦合损耗因子和输入功率的定义、选取原则和确定方法进行了学习。借助VA One软件，建立舱室SEA统计能量分析模型。为了更好的对结果进行比对，首先对未在内饰板和舱壁板中间填充岩棉的情况下模拟，然后在内饰板和舱壁板中间填充不同厚度的岩棉进行

2、模拟，分析填充岩棉前、后以及不同厚度时在各个频段的降噪效果。通过对数据的分析和比较来验证在内饰板和舱壁板中间填充岩棉的降噪效果。关键词：船舶舱室；噪声控制；统计能量分析；岩棉ABSTRACTFirstly, this paper briefly introduced sound source of the cabin, noise radiation methods and control methods. Then this paper researched various methods of vibration and noise reduction, which including s

3、ound absorption, sound isolation, vibration isolation technology, damping vibration and noise reduction technology. Learn the definition of the concept, the selection principle and method for determining of the basic parameters of the acoustic model of statistical energy analysis method, including m

4、odal density, damping loss factor, coupling loss factor and the input power. By the software VA One, establish the statistical energy analysis model. In order to get better results of the test, we first tested trim panel and bulkhead plate without any material between them and then we tested the sit

5、uation that filled different thickness rock wool between them to analyze the reduction of noise without the rock wool or not and with the different thickness of rock wool. Through the analysis and comparison of test data to prove rock wools effect of reduction the cabin noise.Keywords: vessel cabin；

6、noise control；statistical energy analysis；rock wool24目 录第1章 绪论11.1 研究背景11.2 本文研究内容2第2章 船舶降噪方法概述32.1 吸声处理32.1.1 吸声技术三参数32.1.2 吸声处理方式42.2 隔声技术52.2.1 隔声原理和隔声量52.2.2 隔声结构62.3 隔振技术62.3.1 隔振的基本原理62.3.2 浮筑隔振结构72.4 阻尼减震技术7第3章 统计能量分析方法的基本原理及VA One软件93.1 统计能量分析方法的基本原理93.2 子系统间能量平衡方程93.3 统计能量分析方法参数的确定113.3.1 模

7、态密度的确定113.3.2 内损耗因子的确定113.3.3 耦合损耗因子的确定133.3.4 输入功率的确定143.4 VA One的应用过程15第4章 不同厚度岩棉对舱室降噪的影响164.1 实验介绍164.2 实验数据及处理分析174.3 本章小结19结论20参考文献21致谢22岩棉在船舶舱室降噪中的应用研究第1章 绪论1.1 研究背景随着人类社会工业化进程的不断进步和加强、经济的不断发展，如今的世界已然是一个经济全球化的世界，而海上运输则是将世界连接成一个整体不可或缺的一环。作为海上运输的交通工具，各种类型的船舶受到越来越多的关注。船舶的工作环境远离陆地，为了满足其运输以及生活的各种要求

8、，在船舶上配备了大量的机械动力系统，而且为了尽可能的多运输货物，其工作和生活舱室设计的非常紧凑。船舶的整体结构主要由钢制框架和板壳组成，而钢材自身阻尼很小，导致其不利于衰减各种船舶设备运行过程中产生的振动和噪声。长期的振动作用所引起的交变应力会使金属产生疲劳破坏，影响设备的正常使用和工作寿命。振动还会影响计算机、船用精密设备等的正常工作，导致其精度受损或者失灵。此外，长期在振动和噪声的环境下工作，会引起船员心理上和生理上的各种疾病，包括心率不齐、听力下降、记忆力衰退等。随着人们对生活、工作环境舒适度的要求越来越高以及各种精密设备的使用，近年来船舶噪声和振动问题受到越来越多的人关注。因此国际海事

9、组织在国际海事组织海上安全委员会第91次会议通过了关于SOLAS的修正案的决议，要求船舶构造应符合决议通过的船舶噪声等级规则，制定了更加严格的关于船舶噪声的标准。其部分要求见表1.1。表1.1 不同噪声规范对船舶部分舱室噪声限值要求dB（A）舱室处所A468（1981）DE53/10（2010）DE56（2012）1600-10000GT10000GT机舱110105110110集控室75707575无线电室60656060机修间85808585办公室65656560居住舱及医务室6055/606055娱乐和健身房656565601.2 本文研究内容目前船舶发展的主要方向是大型化、集成化、密集

10、化，船舶上生活工作的舱室设计的比较紧凑，使之极易受到机械设备产生的振动和噪声的影响。由于制造船舶的主要结构材料是钢材，自身的阻尼非常小，使得噪声和振动很难在传播途中衰减，不仅会导致船舶生活舱室的舒适性降低，还会影响船舶精密仪器的使用精度和寿命。因此不得不对船舶舱室结构进行减振降噪研究与设计。本文针对船舶舱室降噪问题主要做了以下几个方面的工作：1）首先详细介绍了目前船舶行业的主要减振降噪方法和措施。2）对统计能量分析方法的基本原理进行研究，推导了子系统间能量平衡方程，对统计能量分析方法声学模型中的基本参数包括模态密度、内损耗因子、耦合损耗因子和输入功率的定义、选取原则和确定方法进行了学习，然后简

11、单介绍了VA One软件的使用过程。3）基于VA One软件平台，建立SEA统计能量分析方法声学模型。首先对未在内饰板和舱壁板中间填充岩棉的情况下测试，然后分别对在内饰板和舱壁板中间填充2cm、4cm、6cm的岩棉进行测试，分析填充岩棉前、后以及不同厚度时在各个频段的降噪效果。第2章 船舶降噪方法概述船舶舱室的振动源非常多，主要包括机械设备、推进系统和通风管路系统噪声等。噪声在船舶上的传播介质有空气和船体结构两种，通过空气传播的噪声称之为空气噪声，通过船体结构传播的噪声称之为结构噪声，也叫固体声。船舶的空气噪声主要发生在距离声源较近或者包含声源的舱室内，比如在机舱、空调室、泵舱等。其传播方式主

12、要有两种，一种是穿透舱壁向外辐射，舱室中的噪声源产生噪声，噪声的声压对舱壁产生作用力，引起舱壁声振动，此舱壁的声振动又向相邻舱室辐射出声能，如此反复，使中高频噪声可以通过层层舱壁传播到其他舱室；另外一种是通过所有可能通过的通道向其他舱室传播，比如舱壁间缝隙、门窗、楼梯道等。结构噪声主要是通过声源的机座传递到船舶结构上，此类噪声主要是中低频噪声，比空气噪声传播容易，但是船舶结构具有阻尼作用，随着距离的增加，结构噪声会逐步衰减。但是当船舶结构的固有频率与噪声频率相同时，会发生共振，导致该处产生较强的噪声，一旦结构噪声超标将很难对其进行有效的处理。由于船舶上噪声强度大、频率跨度大、频谱成分复杂，所以

13、采用单一的减振降噪措施难以达到国际海事组织对噪声的要求。因此对于船舶上的噪声问题往往需要将多种降噪措施相结合，船上常用的噪声控制方式包括：吸声处理、隔声技术、隔震技术和阻尼减震技术等。2.1 吸声处理吸声是指使用吸声材料或者吸声结构将入射到其表面的声能转化成为其他型式的能量来消耗声能，达到吸声降噪的目的。在船舶舱室的噪声控制当中，使用吸声材料能够有效的降低船舶舱室内的高频噪声，了解其类型、吸声机理和使用性能，有利于声学分析以及便捷的解决吸声降噪设计问题。2.1.1 吸声技术三参数吸声材料或者吸声结构的吸声特性主要由吸声系数、吸量和声阻抗这三个重要的物理量来描述。1）吸声系数吸声系数是表示吸声材

14、料或者吸声结构吸声能力的一个参数，用表示，其表达式为： （2.1）式中：反射系数，。吸声系数侧面反映了舱室壁面单位面积的吸声能力，吸声系数的大小受到声音的频率、声能的入射角、材料的自身性质和材料的安装方式影响。2）吸声量材料式结构的吸声量的定义为： （2.2）式中：吸声系数；吸声材料或者结构的吸声面积（m2）。根据吸声量的定义可知，当舱室面积一定时，吸声量的大小由吸声系数决定,因此要提高舱室内的吸声量，就要提高舱室内的吸声系数。3）声阻抗声阻抗是指材料在一定面积上的声压p和通过该面积上的体积速度的复数比。可表示为： （2.3）2.1.2 吸声处理方式1）多孔吸声材料多孔吸声材料是把入射的声能通

15、过材料空隙的空气和材料纤维的振荡，将声能转化成热能从而吸收掉。因此多孔材料的内部具有无数的空隙，空隙之间互相连通，并且通过材料表面与外界连通。多孔吸声材料主要包括无机纤维材料、有机纤维材料、泡沫材料这三种材料，它们的吸声性能都会受到空气流阻、材料厚度、材料密度以及湿度的影响。2）空间吸声体空间吸声体是指在距离壁面还有一定距离的空间中，悬挂在舱室内的吸声材料或吸声机构。空间吸声体包括大面积的平板体、单元吸声体、吸声尖劈这三种。空间吸声体具有吸声面利用率高、吸声效率高的优点。3）薄板（膜）共振吸声机构薄板（膜）共振吸声机构就是在薄板（膜）的背面安装龙骨、垫块等，使板（膜）后留有一定的空气层，形成共

16、振的声学穴腔，这就是薄板共振吸声机构。有的时候会在空气层中填充多孔吸声材料。4）穿孔板共振吸声机构在金属板、胶合板等板上穿以一定厚度的、一定穿孔率的孔，板后留有一定厚度的空气层，可以对入射的声波产生共振，从而吸收。穿孔板共振吸声机构包括单层板穿孔共振吸声结构、双层板穿孔共振吸声机构和微穿孔板吸声机构。2.2 隔声技术2.2.1 隔声原理和隔声量在声音传播途中遇到障碍物时，会使一部分声能被反弹回去，一部分被障碍物吸收，透过障碍物的声能大大减小，从而在障碍物后面形成了一个相对安静的环境。这种由障碍物阻碍声音传播的现象称之为隔声，如图2.1所示。图2.1 隔声原理示意图1）隔声结构的透射损失声能式声

17、强的透射系数为： （2.4）式中：噪声的透射声能；噪声的入射声能；噪声的透射声强； 噪声的入射声强。为隔声构件的透射系数，反映了该隔声构件的透声或隔声能力。2）隔声量隔声量或者称透射损失定义为： （2.5）则 （2.6）隔声量表示的是隔声件自身的隔声能力，所处的环境不影响隔声量的大小，取决于隔声材料或隔声结构的型式、尺寸。越大，则隔声效果越好，反之则隔声效果越差。2.2.2 隔声结构隔声结构根据其组成方式不同可以分成单层均质板隔声结构、双层均质板隔声结构和复合壁板隔声结构。其中单层均质板隔声结构隔声量经验计算公式如下： （2.7）式中：单壁板的面密度（单位面积质量）（kg/m2） （2.8）式

18、中：单层壁板的质量（kg）；壁板面积（m2）；rb壁板密度（kg/m2）； 壁板厚度。双层均质板隔声结构隔声量经验计算公式如下所示： （2.9）式中：声源正面的板壁的面密度（kg/m2）；背面层板壁的面密度（kg/m2）；DTL(D)空气层附加隔声量（dB）。根据经验计算公式可见，当材质一定，表面积一定时，上述的两种隔声结构要达到要求的隔声量，就必须增加板的厚度，因此会大大增加重量，并且由于这两种结构很容易出现共振，降低隔声效果，所以往往会选择复合壁板隔声结构，即在单层壁板、双层壁板或者多层壁板的中间腔内填充一定厚度的吸声材料，在其表面上覆盖粘弹性阻尼材料等来增加隔声效果。2.3 隔振技术2.

19、3.1 隔振的基本原理在机械设备的基座与船体结构之间安装有弹簧或弹性衬垫等组成的弹性支座，将会使机械设备与船体结构的连接变成弹性连接。因为支座受力之后会产生弹性变形，起缓冲的作用，减弱了对船体结构的冲击力，阻挡振动传播，最终使噪声辐射量降低，这就是隔振降噪的原理。为了表示隔振的效果，我们需要用到传振系数（力传递率）这个物理量，通常记作Tf。传振系数是通过隔振措施传递出去的幅值FB0与总扰动力的幅值F0之比，即： （2.10）Tf = 01，Tf越小，表示隔振效果越高；如果Tf 1,则表示振动被放大。2.3.2 浮筑隔振结构浮筑隔振结构作为一种在传播途径中的隔振型式已经有了初步的研究，目前研究较

20、为深入并且已经应用于工程的浮筑隔振结构有两种：一种是浮筏式隔振结构，另外一种是浮式地板系统。1）浮筏式隔振结构浮筏式隔振结构是一种双层式隔振体系，包含上层隔振体、筏体、下层隔振器和限位器这四部分，他们组成了机械设备与船舶结构之间的弹性连接结构。这种结构是将多种机械设备通过隔振器安装在同一个筏体上，筏体又作为公用的过渡基础与船舶结构相连接。如果设计得当的情况下，安装在筏体上的非动力装置还可以起动力吸振器的作用。2）浮式地板系统船舶舱室的主要噪声来源于大面积分布的板的振动，特别是当板与噪声发生共振的时候，板的振动会更加明显。为了减少船舶舱室的振动，需要在钢板上覆盖几种减振、隔振的消声层，这种控制振

21、动的方式被称之为浮式地板系统。当钢板振动时，钢板上的具有高内摩擦阻尼的材料会随之发生弯曲，材料内部的分子会由于错位而产生摩擦，从而消耗一部分振动能量。阻尼层除了发生弯曲之外，还会由于钢板变形不一致而产生剪切变形，从而消耗大量的振动能量。此外，地板下面通常还会铺上一层较厚的岩棉层，它具有良好的消声、抗冲击、耐火性良好的优点。2.4 阻尼减震技术薄的钢板或铝板的阻尼很小，而声辐射率很高。当材料一定、面积一定，为了减少它的声辐射，就必须加大板的厚度或者在板上增加加强筋，但这样会大幅度增加重量，不符合船舶设计要求。因此需要在振动的薄板上覆盖一层高阻尼材料。阻尼的作用是降低机械结构或者板式结构的共振振幅

22、，并且会降低力传递率Tf，使之趋于平稳。当机械系统受到瞬时冲击后，很快恢复到平稳，因此有助于减少因机械振动而产生的声辐射。通常我们会用损耗因子h来表示，他是指每单位弧度相位变化的时间内，内损耗的能量和系统最大弹性势能之比。损耗因子h可表达为： （2.11）式中：每个振动周期内损耗的能量，：为阻尼系数，为扰动力角频率，为振幅；系统总的振动能量，。阻尼损耗因子h越大，其阻尼特性越好。阻尼材料的阻尼损耗因子不是一成不变的，随着环境的变化，阻尼损耗因子也将随之改变，对其影响最大的因素是环境温度和频率。1）温度的影响阻尼材料在特定温度范围内有较高的阻尼特性，图2.2是阻尼材料的损耗因子h、剪切模量G随温

23、度变化的典型曲线。根据阻尼和剪切模量随温度的显著变化，可以分为三个区域，温度较低时称为玻璃态，剪切模量高但是损耗因子低；温度高时表现为橡胶态，剪切模量和损耗因子都很低；在两者中间有一个过渡区，在过渡区内，剪切模量迅速降低，而损耗因子较大，损耗因子最大处称为峰值阻尼。2）频率的影响频率的大小对阻尼材料的性能有很大的影响，其影响取决于材料的使用温度。当温度一定时，阻尼材料的剪切模量大致会随着频率的增大而增加，图2.3所示的是阻尼材料性能随频率变化而变化的示意图。图2.2 剪切模量和阻尼损耗因子随温度变化 图2.3 剪切模量和阻尼损耗因子随频率变化第3章 统计能量分析方法的基本原理及VA One软件

24、3.1 统计能量分析方法的基本原理20世纪60年代，为了满足对航天飞行器系统产品可靠性的要求，需要对声音震动环境预报技术有突破性的进展，为了适应航空航天行业的快速发展，一种新的方法统计能量分析方法被提出并且得到了逐步的发展。经过多年的发展，统计能量分析方法应用到了船舶领域，这种方法从统计角度出发，忽略了许多细节问题，以能量为基础，根据震动波和模态的内在联系，用统计能量叙述动力特性，从而解决了耦合问题，进行振动噪声优化设计。统计能量分析方法将以板、梁等基本单元进行建模，然后根据实验数据进行分析，能够快速简洁的调整这些基本单元的参数。对于船舶噪声，即使在船舶设计初期，掌握资料较少的情况下，也可以对

25、整条船进行研究。统计能量分析方法的具体内涵可以分成三个层次：1）“统计”的定义是将要分析的结构按照一定规则分割成有限个子系统，假设每个子系统的基本因素所符合的分布方式是确定的看起来相似的子系统构成的载体；2）“能量”的定义是用能量参数来表示已经划分好的子系统，用单位时间内能量平衡方程来描述耦合子系统之间的联系，把能量作为独立变量来处理耦合动力学问题，先得到子系统能量的参数，然后在转化为其他动力学参数；3）“分析”的定义是把计算所要用的一系列统计能量分析方法的基本参数通过对每个子系统的结构尺寸、介质特点等表达式方程的方式确定的，这些参数只能通过分析才能得到。3.2 子系统间能量平衡方程1）如果要

26、研究的对象是一个单一震动子系统所确立的能量平衡方程，那么这个系统的损耗功率为： （3.1）式中：阻尼损失比（）；振子阻尼损失因子；系统刚度（N/m）；振子质量（kg）；h内损耗因子（h=2x）；Q放大因子；振子固有频率（Hz）；能量（J）。2）如果要研究的对象是由两个子系统所形成的能量平衡方程，则为： （3.2）式中：子系统固有频率（Hz）；第i个子系统能量（J）；hi 阻尼损耗因子；hij耦合损耗因子；模态密度（rad/s）；输入能量（J）。3）如果要研究的对象是由三个或者三个以上子系统所形成的能量平衡方程，那么每个子系统的内损耗功率见式（3.1），子系统之间的能量是相互传递的，第个子系统向

27、第j个子系统传递的功率流可以表示为： （3.3）记第个子系统的输入能量为： （3.4）将式（3.1）和式（3.3）代入式（3.4），得到： （3.5）根据互易原理ni(w)hij=nj(w)hji，将该式代入式（3.5）便得到如下统计能量方程：（3.6）式中：结构第i个子系统的内损耗功率（W）；Pij子系统i向子系统j的功率（W）；Pi,in外界对子系统i的输入功率（W）；其他见式（3.1），（3.2）。3.3 统计能量分析方法参数的确定3.3.1 模态密度的确定模态密度的定义就是某个系统在任意确定的频率范围内，单位频带宽度内的模态数目，它反映了系统储存的能量大小。若带宽内的振型数目较少，一般

28、会进行实验来精确测定，如果带宽内振型稠密，往往将理论与实践相结合，综合求解模态密度。其中表3.1给出了简单子系统模态密度的求解公式。表3.1 简单子系统模态密度计算公式n(f)一维杆的横向震动n(f)=2L/C1一维梁的横向震动n(f)=L/CB二维平板的震动n(f)=Ap/2RC1三维声空间的震动n(f)=4pf 2V0/Ca3+fpAs/2Ca3+L1/8Ca式中：声场某点处的声速（m/s）；杆的纵向波速（m/s）；声场总表面积（m2）； 总的棱边长度（m）；杆的长度（m）；杆的弯曲波速（m/s）；平板截面的回转半径（m）；Ap平板表面积（m2）；声场体积（m3）。3.3.2 内损耗因子的

29、确定统计能量分析方法中内部损耗由系统的阻尼大小决定，习惯上用“内损耗因子”来表示阻尼的损耗特性，系统损耗功率Pd与内损耗因子之间的关系可以用下列表达式来表示： （3.7）由式（3.7）可以看出，h是子系统单位时间内每发生一次振动内部损耗掉的能量与系统本身总蕴含的能量之比。在组合结构中，子系统的内部损耗一般由三类不相关的阻尼型式组成：hs子系统由于自身材料内部摩擦而造成的结构损耗因子；hr子系统本身振动而发出声辐射的阻尼构成的声辐射损耗因子；hb子系统互相连接的边界连接构成的边界损耗因子。即： （3.8）1）结构损耗因子hs一般情况下，钢板的阻尼系数非常小，为了提高钢板的阻尼系数，人们通常在钢板

30、上使用自由阻尼或约束阻尼材料，它们的结构损耗因子根据下式计算：对自由阻尼层复合结构： （3.9）式中：ha阻尼层材料损耗因子；、分别是基体材料和阻尼层材料的杨氏模量；、阻尼层材料的厚度和宽度（m）；基体的截面惯性矩（Nm）；基体和阻尼层之间的中性轴的距离（m）。对约束阻尼层复合结构： （3.10）式中：g阻尼层材料结构系数；b剪切损耗因子；优化剪切系数，。2）声辐射损耗因子hr如下式： （3.11）式中：频带中心频率（Hz）；结构辐射比；rs板的面密度（kg/m2）；r0流体密度（kg/m3）；声速（m/s）。3）边界损耗因子hb通常情况下，系统的损耗因子h比边界损耗因子hb大一个数量级，因此

31、hb的形成原因和估算方法显得尤为重要。现在hb的成因有两种解释方法，其中一种认为hb的成因是由塑性变形和结构连接处的相互滑动造成的；另外一种则认为连接系统之间存在一层气体或者液体构成的粘性流动区，当发生振动时，粘性流动区厚度发生变化，使得气体或液体在间隙中进进出出，从而产生了粘性消耗。一般情况下会采用下述的经验公式进行估算： （3.12）3.3.3 耦合损耗因子的确定耦合损耗因子是表示子系统之间耦合关系紧密程度的一个物理量。为了便于分析，我们忽略复杂的连接工艺，将耦合方式简化成点、线、面这些经典的连接方式。1）点连接的耦合损耗因子 （3.13）式中：、点输入阻抗实部；n1(w)结构的模态密度（

32、rad/s）；、结构点输入阻抗（W）。2）线连接的耦合损耗因子 （3.14）式中：线连接长度（m）；A1板的面积（m2）；Cg弯曲波群速度（m/s）；波的传播速度（m/s）。3）板和声场间的耦合损耗因子 （3.15） （3.16）式中：r0、rs空气密度、板的面密度（kg/m2）； 声速（m/s）；板声辐射系数；结构模态密度（rad/s）；声场模态密度（rad/s）。3.3.4 输入功率的确定用一种既定的频率带宽进行分析或测量输入功率的大小，需要已知下列条件：1）激励源在空间域和时间域的分布以及它的激励等级；2）激励源系统输出阻抗；3）接受系统输入阻抗；4）输入功率对耦合状态不敏感。通常以上的

33、条件很难实现，所以对输入功率很难精确测量，因此通常会把激励简化，使其成为理想力源或速度源，而且还会把激励源变成理想点源、均匀线源、和均匀面源等。1）点源输入功率 （3.17）上式中：Fsb(w)点源系统阻挡力（N）；ZS(w)点源系统输出阻抗（W）；ZR(w)接受系统激励处出输入阻抗（W）；ReZR(w)输出阻抗的实部。2）线源输入功率 （3.18）式中：板对边界的入射强度（Pa）；Cg板的群波速（m/s）；Ds板内的能量密度（J/m2）；CB板的弯曲波速（m/s）；板的震动速度（m/s）；KB板的弯曲波数；rs板面的质量密度（kg/m3）；A板的面积（m2）；E振动能量（J）。3）面源输入功

34、率 （3.19）式中：Ca声场的声速（m/s）；ns(w)声场的模态密度（rad/s）；srad板的辐射比；rs声场的质量密度（kg/s）；Pa声场压强（Pa）；D(W)方向导数。3.4 VA One的应用过程1）建立SEA统计能量分析方法声学模型：通过对结构的分析，建立点、板、声腔等；2）定义模型中要用到的材料的物理属性，如密度、弹性模量、阻尼因子等；3）定义要构建的构件的物理属性，如定义板的厚度、梁的型式等；4）将定义的构件运用到要研究的子系统中；5）定义内损耗因子、耦合损耗因子等；6）将创建好的各个子系统按照需求进行连接，组成整个耦合结构声振系统；7）定义声激励，并按照需求将声激励加载到

35、指定位置；8）对模型进行计算，可以得到声压级、吸声系数、能量输入输出、隔声量等结果；9）对得到的结果进行分析。第4章 不同厚度岩棉对舱室降噪的影响4.1 实验介绍为了验证不同厚度的岩棉吸声材料对舱室降噪的效果，首先基于VA One软件建立如图4.1所示的SEA统计能量分析方法舱室声学模型，该模型由两个相同体积的舱室组成，舱室的长度为7.5m，宽度为6.6m，高度为6m。因为集控室是船舶上距离噪声源最近的舱室，所以这两个舱室的舱壁皆采用船舶集控室典型的舱壁结构，舱壁结构如图4.2所示，可以发现，在内饰板和舱壁板中间具有一定厚度的空隙，假定内饰板和舱壁板中间间隙的厚度为6cm，这为本次实验提供了理

36、论基础。图4.1 舱室SEA统计能量分析方法声学模型图4.2 船舶舱室舱壁结构示意图通过对各种吸声材料的学习和研究，发现岩棉是一种纤维型多孔吸声材料，具有良好的耐火性、保温性、抗冲击性，常常在船舶当中作为隔热保温材料来使用。同时岩棉疏松多孔，具有良好的吸声效果。而且岩棉的密度较小，相同体积情况下质量轻，便于船舶的设计。岩棉所具有的这些特性都满足集控室对舱壁结构材料的要求，所以本文选用岩棉填充在舱壁板和内饰板之间的空隙，来研究添加岩棉多孔吸声材料之后对舱室隔声量的影响。选取一定厚度的岩棉吸声材料填充在舱室的内饰板和舱壁板之间的空隙中。通过模拟，得到填充不同厚度的岩棉时的隔声量，然后通过对实验数据

37、进行分析，来研究岩棉吸声材料厚度的不同对舱室降噪的影响。本次实验分别在不填充岩棉、以及选取厚度为2cm、4cm、6cm的岩棉吸声材料填充在内饰板和舱壁板中间间隙当中。内饰板和舱壁板在实验过程中不改变其位置，保证内饰板和舱壁板中间间隙的厚度始终保持6cm而不发生改变。然后选则其中一个舱室作为发声室，在其内部添加声源，将另外一个舱室作为受声室。4.2 实验数据及处理分析首先，基于VA One软件对未在内饰板和舱壁板之间间隙填充岩棉吸声材料进行模拟，得到在此情况下各个频率段内的隔声量，如表4.1所示。表4.1 未填充岩棉吸声材料时的隔声量（dB）A频率隔声量频率隔声量频率隔声量10026.77125

38、24.4016027.4720025.2425027.6131532.2340036.0250046.4563056.2280063.28100069.62125075.94160080.27200085.33250077.30315091.95400099.21500093.43然后在内饰板和舱壁板之间填充2cm的岩棉吸声材料，通过模拟得到在此情况下各个频率段内舱壁的隔声量，如表4.2所示。表4.2 填充2cm厚岩棉时舱室的隔声量频率隔声量频率隔声量频率隔声量10025.2812522.3316027.0020027.8225030.6431538.3740043.0450050.42630

39、58.2880065.96100072.13125077.44160082.96200089.55250095.87315096.854000103.115000112.10将填充岩棉之前的隔声量与填充2cm厚岩棉之后的隔声量进行对比发现，当填充岩棉之后，舱壁的隔声量在各个频率范围内均得到提高，尤其是在中高频率范围内，如图4.3所示。由此推测随着在内饰板和舱壁板之间填充岩棉吸声材料厚度的增加舱室的隔声量也随之增加。图4.3 填充2cm岩棉前后隔声量对比图为了进一步验证本文的猜想，接下来在内饰板和舱壁板之间填充4cm的岩棉，经过模拟得到在此情况下的隔声量，如表4.3所示。表4.3 填充4cm厚岩

40、棉时舱室的隔声量（dB）A频率隔声量频率隔声量频率隔声量10023.5812521.7816028.6020031.6425035.2831541.5040046.2150052.2363059.3780067.04100074.28125081.90160090.14200097.092500103.343150108.694000112.345000117.55将填充4cm厚岩棉吸声材料后得到的隔声量与未填充岩棉以及填充2cm厚岩棉的隔声量进行对比，如图4.4所示，发现随着填充厚度的增加，舱室的隔声量也随之增加，尤其是在中高频段，隔声量增加幅度较大。图4.4 填充4cm岩棉前后隔声量对比图为了进一步验证增加填充岩棉厚度之后的隔声效果，对在内饰板和舱壁板之间填充6cm厚的岩棉吸声材料的情况下进行模拟，得到填充6cm厚的岩棉时舱室的隔声量，如表4.4所示。表4.4 填充6cm厚岩棉时舱室的隔声量频率隔声量频率隔声量频率隔声量10022.5412524.4516031.1220034.4825038.2231543.4240048.1250053.8463061.2180069.52100077.2