封闭空间噪声主动控制次级声源布放位置的研究

    封闭空间噪声主动控制的目的通常是降低该空间全空间或某一局部区域内的噪声级。封闭空间中的噪声场既可以由内部噪声源产生，也可以由外部噪声通过弹性壁透射或耦合振动而产生。现将由封闭空间点声源引起的内部低频噪声作为噪声源，利用有源噪声控制理论[1]分析的待消声区域的声场分布，着重运用专业声学分析软件Sysnoise对模型进行仿真分析，从空间声场的抵消效果得到合适的次级声源布放位置。

    1 噪声主动控制基础

    封闭空间噪声主动控制的目的通常是降低该空间全空间或某一局部区域内的噪声级。封闭空间中的噪声场既可以由内部噪声源产生，也可以由外部噪声通过弹性壁透射或耦合振动而产生。噪声主动控制，首先要知道待消声区域的声场分布，然后才能够谈得上如何应用次级声源产生一个与之较匹配的“反声场”的问题，因此，噪声场的分析具有重要地位；其次，次级声源布放不仅与声场类型（直达声场、驻波声场、混响声场等）有关，而且直接与初级声场的产生方式和外围结构的物理特性有关。

    根据三维封闭空间稳态声场噪声控制的原理，假设封闭空间中的声场可以由一系列声模态叠加表示，为抑制空间噪声，引入多个次级声源，如果次级声源数目与声模态数相等，而且那么当次级声源强度合适时，封闭空间中声压处处为零。但实际情况是，声模态数将会远远大于次级声源，因此我们为了理论计算与实际应用的方便，选取全空间时间平均声势能为目标，并且用无约束最优化方法，合理分布次级声源，使封闭空间中总的时间平均声势能达到最小。

    2 封闭空间噪声主动控制仿真分析

    根据封闭空间混响声场中主动控制的规律。设有一个六个边界面为刚性的矩形封闭空间腔，其长，宽，高分别为2.264m，1.132m，0.186m。假设空气密度为 1.225kg/m3，声速为 340m/s，对于所有特征频率，均假设阻尼比为 0.01，所有声源均抽象为表面振速均匀分布0.15m×0.15m的方形活塞，在该空间内共有1个初级声源和4个次级声源，所有声源在Z方向处于同一高度，在XY平面的位置各个声源的坐标分布为：初级声源（2.087，0.993，0.186）、次级 声 源1（2.087，0.843，0.186）、次 级 声 源2（1.8920.096，0.186）、次级声源3（0.096，0.566，0.186）、次级声源 4（0.177，0.993，0.186）（单位：m）。

    通过专业声学分析软件Sysnoise对有限元模型进行声学分析，研究不同次级声源作用下，矩形空间内的总的时间平均声势能随频率（50~300Hz）变化的情况。有限元模型是通过专业有限元分析软件 MSC.Patran 建立，该模型单元为八节点的正方体，在最大频率300Hz时单元密度为每个波长有30个单元。将该模型输入Sysnoise进行声学分析，计算出特征频率和声模态的相位和幅值。