Акустическое моделирование является ключевым инструментом в современном мире, оказывая существенное влияние на разнообразные сферы нашей жизни. Этот процесс, основанный на математических и физических принципах, позволяет анализировать и предсказывать поведение звуковых волн в различных средах. Моделирование играет важнейшую роль в достижении желаемых акустических характеристик, будь то создание эффективных систем шумоподавления или оптимизация акустики в архитектурных пространствах.

Архитектура и строительство

Вопросы, связанные с благоустройством и созданием оптимальных акустических условий, играют одну из главных ролей при проектировании жилых, коммерческих и промышленных помещений.

Хорошая акустика — залог комфортного пребывания в помещении. В офисах это означает повышение продуктивности сотрудников, в жилых домах — улучшение качества жизни, в производственных помещениях – снижение риска здоровью, в концертных залах — наслаждение от музыки, в вокзалах и аэропортах – обеспечение разборчивости объявлений.

Фото Radek Grzybowski на Unsplash

Важным аспектом создания оптимальных акустических условий является соблюдение нормативных требований, отражённых в сводах правил. СП 51.13330.2011 регламентирует меры по защите от шума в зданиях, а СП 254.1325800.2016 описывает правила проектирования защиты от производственного шума. Эти документы необходимы для обеспечения нормативных уровней шума в различных типах помещений, а моделирование акустики позволяет учитывать их требования при проектировании.

Математическое моделирование распространения звука и проведение акустических расчётов в сфере строительства и архитектурного проектирования позволяют:

• провести оптимизацию выбора и размещения звукопоглощающих материалов для достижения наилучших акустических свойств при минимальных затратах;
• заблаговременно обнаружить нарушение нормативных уровней шума для проведения шумозащитных мероприятий;
• провести многовариантные исследования с целью оптимизации акустических характеристик помещения.

Так, например, инженерами АО «ЦИФРА» было проведено сравнение звукопоглощающей способности двух плит в целях выявления их акустических характеристик. Так как на этапе проектирования провести натурные испытания не представляется возможным, именно численное моделирование позволяет оценить эффективность конструкционных решений по звукоизоляции.

Транспорт

В современном транспортном секторе акустические расчёты обеспечивают повышение комфорта, безопасности и общего качества продукции. В эпоху, когда требования к транспортным средствам становятся все более строгими, а уровень конкуренции неуклонно растёт, компании стремятся использовать передовые технологии для достижения преимуществ.

Акустическое моделирование позволяет инженерам и дизайнерам решать проблемы, связанные с шумом и вибрацией в целях создания более комфортных и привлекательных для потребителей продукты. Ниже приведены несколько ключевых примеров, демонстрирующих преимущества применения расчётов акустики в транспортной промышленности:

• проектирование и установка акустических экранов вдоль дорог и железнодорожных путей для защиты окружающих жилых зон от шума;
• внедрение технологий активного шумоподавления, которые генерируют противофазные звуковые волны для уменьшения уровня шума в салоне;
• анализ и оптимизация расположения и крепления двигателей, а также использование звукоизоляционных материалов для снижения вибраций и шума внутри транспортного средства.

Последний пункт базируется на NVH-расчётах (Noise, Vibration, Harshness), которые необходимы для анализа и улучшения характеристик шума, вибраций и жёсткости в транспортных средствах. Они помогают обеспечить комфортную акустическую среду, минимизируя негативные воздействия шума и вибраций на пассажиров.

Изображение сгенерировано нейросетью

Техника и оборудование

Моделирование распространения звука также вносит своё влияние в сфере техники и оборудования, оказывая значительное влияние на разработку, оптимизацию и эксплуатацию разнообразных устройств и систем. 

Расчёты шумовых характеристик позволяют точно предсказывать поведение звука и вибраций, что особенно важно в условиях, когда требуется минимизировать шум и вибрации для повышения качества жизни и продления срока службы оборудования. Эти методы применимы не только в промышленном секторе, но и в разработке бытовых предметов. Несколько примеров, иллюстрирующих преимущества и применения акустических расчётов и моделирования:

• моделирование и разработка демпфирующих систем для уменьшения вибраций, что продлевает срок службы оборудования и повышает его надёжность;
• проектирование звукоизоляционных кожухов и материалов для снижения уровня шума, исходящего от промышленного оборудования;
• моделирование виброакустики на стадии проектирования для стиральных машин, пылесосов, холодильников и других бытовых приборов для снижения уровня шума при их работе.

Таким образом, акустическое моделирование является неотъемлемой частью многих аспектов нашей жизни, способствуя улучшению качества звука, снижению уровня шума и вибраций, а также обеспечению комфортной и эффективной среды как в промышленности, так и в повседневной жизни.

Список использованных источников

1. Свод правил СП 51.13330.2011 "Защита от шума". Актуализированная редакция СНиП 23-03-2003.
2. Свод правил СП 254.1325800.2016 "Здания и территории. Правила проектирования защиты от производственного шума".

Изображение заголовка ThisisEngineering на Unsplash