Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật Xây dựng: Phân tích hiệu quả truyền âm trong vật liệu cách âm

Chia sẻ: ViJiji ViJiji | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:89

Thêm vào BST

Báo xấu

59
lượt xem 11
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Luận văn được nghiên cứu với mục tiêu nhằm hiểu khái niệm chung về việc phân tích âm thanh tương tác cấu trúc lỏng. Hiểu một số loại công thức áp lực âm thanh có sẳn trong ANSYS. Tìm hiểu các điều kiện biên âm thanh và các loại tải tác động. Phân tích được sự suy giảm mức cường độ âm thanh khi âm của hệ thống khi có vật liệu tiêu âm.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật Xây dựng: Phân tích hiệu quả truyền âm trong vật liệu cách âm

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC KINH TẾ CÔNG NGHIỆP LONG AN NGUYỄN VĂN CHÓT PHÂN TÍCH HIỆU QUẢ TRUYỀN ÂM TRONG VẬT LIỆU CÁCH ÂM LUẬN VĂN THẠC SĨ Chuyên ngành:Kỹ thuật Xây Dựng Mã số: 8.58.02.01 Long An - 2020
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC KINH TẾ CÔNG NGHIỆP LONG AN NGUYỄN VĂN CHÓT PHÂN TÍCH HIỆU QUẢ TRUYỀN ÂM TRONG VẬT LIỆU CÁCH ÂM LUẬN VĂN THẠC SĨ Chuyên ngành:Kỹ thuật Xây Dựng Mã số: 8.58.02.01 Người hướng dẫn khoa học: TS.Lê Đình Kỳ Long An - 2020
i BẢN CAM KẾT Ngoài những kết quả tham khảo từ những công trình khác như đã được ghi trong luận văn, tôi xin cam kết rằng luận văn này là do chính tôi thực hiện và luận văn chỉ được nộp tại Trường Đại học Kinh tế Công nghiệp Long An. Tôi xin cam đoan rằng: Số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này là hoàn toàn trung thực và chưa từng được sử dụng hoặc công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn này đã được cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong luận văn đều được ghi rõ nguồn gốc. HỌC VIÊN THỰC HIỆN Nguyễn Văn Chót
ii LỜI CẢM ƠN Luận văn cao học hoàn thành là kết quả của quá trình học tập và nghiên cứu của học viên tại Trường Đại học Kinh tế Công nghiệp Long An. Bên cạnh những nỗ lực của học viên, hoàn thành chương trình luận văn không thể thiếu sự giảng dạy, quan tâm, giúp đỡ của tập thể Thầy, Cô khoa Kiến trúc Xây dựng (Trường Đại học Kinh tế Công nghiệp Long An) trong quá trình học tập cũng như hoàn thành luận văn cao học này. Nhân đây, tôi xin chân thành cảm ơn thầy giáo hướng dẫn TS.Lê Đình Kỳ cùng tập thể các thầy cô, đồng nghiệp đã tận tình quan tâm, hướng dẫn, truyền đạt kiến thức, kinh nghiệm, tạo mọi điều kiện thuận lợi giúp tôi hoàn thành tốt luận văn này. Cũng nhân dịp này, tôi xin trân trọng cám ơn gia đình, bạn bè, tập thể lớp Cao học Xây dựng đã hỗ trợ tôi trong quá trình học tập và thực hiện luận văn. HỌC VIÊN THỰC HIỆN Nguyễn Văn Chót
iii Tóm tắt luận văn Hiện nay ở Việt Nam, lĩnh vực xây dựng ngày càng phát triển, đặt ra nhu cầu cấp thiết về sử dụng những vật liệu hiện đại, phù hợp với những trường hợp đặc biệt như cách âm.Việc phân tích hiệu quả truyền âm trong vật liệu cách âm sẽ mang lại hiệu quả kinh tế, giảm tiếng ồn cho công trình. Đây là một yêu cầu quan trọng luôn được đặt ra trong lĩnh vực xây dựng, đặc biệt đối với kiến trúc cần cách âm. Việc mô phỏngtruyền âm trong vật liệu sẽ mang lại nhiều lợi ích đáng kể cho dự án. Với những lợi thế trên, đề tài này rất phù hợp với tình hình phát triển của Việt Nam hiện nay, khi quá trình đô thị hóa đang diễn ra mạnh mẽ đặt ra nhu cầu cấp thiết về sử dụng những loại vật liệu đặc biệt.Vì vậy việc nghiên cứu ứng xử của vật liệu cách âm cần được triển khai nhiều hơn. Luận văn sẽ xây dựng mô hình bài toán truyền âm bằng Ansys, sau đó thêm vào các điều kiện để xét đến sự suy giảm âm thanh của vật liệu tiêu âm và hiệu quả cách âm của vách ngăn.Đồng thời, tính toán mô phỏng được trường mức áp suất âm thanh khi có cách điều kiện về bài toán tiêu âm và cách âm, phân tích, so sánh các vật liệu có tính chất khác nhau.
iv SIMULATION ANALYSIS ON NOISE REDUCTION OF SOUNDPROOFING MATERIAL Currently in Vietnam, the field of construction is growing, posing an urgent need for the use of modern materials, suitable for special cases such as soundproofing. The analysis of sound transmission effect in soundproof materials will bring economic efficiency, reduce noise for buildings. This is an important requirement that is always posed in the field of construction, especially for architecture that needs soundproofing. The simulation of sound transmission in materials will bring significant benefits to the project. With the above advantages, this topic is very suitable for the current development situation of Vietnam, when the ongoing urbanization process poses an urgent need for the use of special materials. Therefore, the research on the behavior of soundproofing materials needs to be carried out more. The thesis will build the model of Ansys sound transmission problem, then add the conditions to consider the attenuation of sound absorption material and the soundproofing effect of the partition. At the same time, the calculation simulates the sound pressure level field when there is a conditional on the sound absorption and sound insulation problem, analyzing, comparing materials with different properties.
v Mục Lục CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ........................................................................ 1 1.1. Đặt vấn đề .............................................................................................. 1 1.2. Tầm quan trong của vấn đề cách âm trong cuộc sống......................... 1 1.3. Âm thanh và sự lan truyền âm thanh ................................................... 1 1.3.1. Khái niệm ........................................................................................ 1 1.3.2. Sự lan truyền âm thanh. ................................................................. 2 1.4. Vật liệu cách âm và vật liệu tiêu âm. .................................................... 3 1.4.1. Vật liệu tiêu âm ............................................................................... 3 1.4.2. Vật liệu cách âm .............................................................................. 3 1.4.3. Những điều kiện cần thiết để cho quá trình tiêu âm, cách âm có hiệu quả ..................................................................................................... 4 1.4.4. Một số hình ảnh về vật liệu cách âm .............................................. 4 1.4.5. Một số hình ảnh về vật liệu tiêu âm ............................................... 6 1.6. Mục tiêu nghiên cứu .............................................................................. 7 1.7. Đối tượng nghiên cứu ............................................................................ 7 1.8. Phạm vi nghiên cứu ............................................................................... 8 1.9. Ý nghĩa của nghiên cứu. ........................................................................ 8 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT ................................................................ 9 2.1. Mục đích của việc sử dụng bài toán Model và bài toán Harmonic Response trong việc giải quyết bài toán truyền âm. ................................... 9 2.1.1. Bài toán Model ................................................................................ 9 2.1.2. Bài toán Harmonic Response ....................................................... 10 2. 2. Công thức về áp lực âm thanh ........................................................... 10 2.3. Tương tác cấu trúc chất lỏng .............................................................. 12 2.3.1. Phương trình sóng âm .................................................................. 12 2.3.2. Công thức phần tử hữu hạn của phương trình sóng................... 14 2.3.3. Tương tác cấu trúc – âm thanh .................................................... 16 2.4. Công thức chuyển vị các phần tử âm thanh. ...................................... 18 2.5 Mô thình âm thanh với phân tích phần tử hữu hạn ........................... 20
vi 2.6. Một số phần tử trong ANSYS cho phân tích âm thanh ..................... 21 2.7. Một số công cụ mô phỏng của âm thanh ............................................ 22 2.7.1. Khối âm thanh .............................................................................. 22 2.7.2. Sự kích thích ................................................................................. 22 2.7.2.1. Nguồn sóng ..............................................................................................................22 2.7.2.2. Nguồn khối lượng ....................................................................................................23 2.7.3. Lưc tác động .................................................................................. 25 2.7.3.1. Áp suất tĩnh .............................................................................................................25 2.7.3.2. Tấm trở kháng ........................................................................................................26 2.7.4. Điều kiện biên .............................................................................. 26 2.7.4.1. Biên trở kháng.........................................................................................................26 2.7.4.2. Biên bức xạ ..............................................................................................................28 2.7.4.3. Bề mặt suy giảm ......................................................................................................28 2.7.4.4. Bề mặt tự do ............................................................................................................29 2.8. Mức áp suất âm ................................................................................... 29 2.9. Cường độ âm thanh ............................................................................. 30 3.1. Bài toán hấp thụ âm thanh .................................................................. 36 3.1.1. Tổn thất chèn (IL) và tổn thất truyền âm (TL) ........................... 36 3.1.2. Mô tả bài toán: .............................................................................. 37 3.1.3. Xây dựng và giải quyết bài toán trong Ansys Workbench ......... 40 3.2. Bài toán cách âm. ................................................................................. 55 3.2.1. Mô tả bài toán ............................................................................... 55 3.2.2. Xây dựng và giải quyết bài toán trong Ansys Workbench ......... 56 CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN .............................. 75 4.1. Kết luận ................................................................................................ 75 4.2. Ưu điểm của luận văn .......................................................................... 75 4.3. Nhược điểm của luận văn .................................................................... 75 4.4. Hướng phát triễn của luận văn ........................................................... 75
vii Danh Mục Các Hình Hình 1. 1. Thép....................................................................................................... 4 Hình 1. 2. Gỗ cách âm............................................................................................ 5 Hình 1. 3. Bê tông .................................................................................................. 5 Hình 1. 4. Xốp tiêu âm............................................................................................ 6 Hình 1. 5. Gỗ tiêu âm có các rãnh .......................................................................... 6 Hình 2. 1. Biên trở kháng nằm ngoài và trong miền âm thanh .............................. 26 Hình 3. 1. Mô tả bài toán hút âm .......................................................................... 37 Hình 3. 2. Thông số kích thước và tọa độ của ống ................................................ 40 Hình 3. 3. Hình ảnh của ống sau được xây dựng .................................................. 40 Hình 3. 4. Thông số kích thước và tọa độ của 2 khối giảm thanh.......................... 41 Hình 3. 5. Hình ảnh của ống và hai ống giảm thanh sau hoàn thành ..................... 41 Hình 3. 6. Tên gọi các bộ phận của hệ thống ........................................................ 42 Hình 3. 7. Mô hình sau khi được chia lưới ........................................................... 42 Hình 3. 8. Thông số của khối âm thanh được gán cho ống ................................... 43 Hình 3. 9. Thông số của khối âm thanh gán cho bộ phận giảm thanh ................... 43 Hình 3. 10. Gán điều kiện chấm dứt phản xạ và hệ số hấp thụ .............................. 44 Hình 3. 11. Gán nguồn khối lượng và giá trị của nguồn khối lượng ..................... 44 Hình 3. 12. Gán điều kiện biên trở kháng và giá trị của trở kháng ........................ 44 Hình 3. 13. Khoảng tần số giải quyết bài toán và bước giải .................................. 45 Hình 3. 14. Loại bỏ phần khối giảm âm và biên trở kháng ................................... 45 Hình 3. 15. Kết quả mức áp suất âm của ống ........................................................ 46 Hình 3. 16. Đồ thị thể hiện mức áp suất theo tần số .............................................. 47 Hình 3. 17. Loại bỏ phần khối giảm âm................................................................ 47 Hình 3. 18. Kết quả mức áp suất âm của ống ........................................................ 48 Hình 3. 19. Đồ thị thể hiện mức áp suất âm đầu và cuối ống .............................. 479 Hình 3. 20. Đồ thị thể hiện sự suy giảm mức áp suất âm theo tần số .................. 479 Hình 3. 21. Đồ thị so sánh kết quả giữa Matlap và Ansys ..................................... 50 Hình 3. 22. Loại bỏ phần biên giảm thanh ............................................................ 50
viii Hình 3. 23. Kết quả mức áp suất âm cảu hệ thống ................................................ 51 Hình 3. 24. Đồ thị thể hiện mức áp suất âm đầu và cuối ống ................................ 52 Hình 3. 25. Đồ thị thể hiện sự suy giảm mức áp suất âm theo tần số .................... 52 Hình 3. 26. Đồ thị so sánh kết quả giữa Matlap và Ansys ..................................... 53 Hình 3. 27. Khảo sát tổn thất truyền âm tại tần số 750Hz ..................................... 54 Hình 3. 28. Khảo sát tổn thất truyền âm tại tần số 100-1.000Hz ........................... 54 Hình 3. 29. Mô tả bài toán cách âm ...................................................................... 55 Hình 3. 30. Mô hình sau khi được xây dựng ......................................................... 56 Hình 3. 31. Tên gọi các bộ phận của mô hình ....................................................... 57 Hình 3. 32. Thông số của khối âm thanh được gán vào 2 phần ống ...................... 58 Hình 3. 33. Chọn vật liệu cho tấm ........................................................................ 58 Hình 3. 34. Tạo liên kết giữa tấm và 2 phần của ống ............................................ 59 Hình 3. 35. Mô hình sau khi chia lưới .................................................................. 59 Hình 3. 36. Gán và nhập giá trị cho nguồn khối lượng ......................................... 60 Hình 3. 37. Gán điều kiên biên bức xạ .................................................................. 60 Hình 3. 38. Tạo sự tương tác cấu trúc – âm thanh................................................. 60 Hình 3. 39. Tần số giải quyết bài toán .................................................................. 61 Hình 3. 40. Gán ngàm chuyển vị cho 4 cạnh của tấm ........................................... 61 Hình 3. 41. Tổng hợp các điều kiện của bài toán .................................................. 61 Hình 3. 42. Áp suất âm của hệ thống .................................................................... 62 Hình 3. 43. Mức áp suất âm của hệ thống ............................................................. 62 Hình 3. 44. Mức áp suất âm ở mặt NS_downstream_absorb................................. 63 Hình 3. 45. Chuyển vị của tấm cách âm ............................................................... 63 Hình 3. 46. Đồ thị thể hiện sự suy giảm mức áp suất âm của tấm tại 100 Hz...... 635 Hình 3. 47. Đồ thị thể hiện sự suy giảm mức áp suất âm của tấm dày 0.002m.... 636 Hình 3. 48. Đồ thị thể hiện sự suy giảm mức áp suất âm của tấm tại 50 Hz ....... 637 Hình 3. 49. Đồ thị thể hiện sự suy giảm mức áp suất âm của tấm tại 100 Hz...... 638 Hình 3. 50. Đồ thị thể hiện sự suy giảm mức áp suất âm của tấm tại 150 Hz...... 638 Hình 3. 51. Đồ thị thể hiện sự suy giảm mức áp suất âm của tấm tại 200 Hz...... 639
ix Hình 3. 52. Đồ thị thể hiện sự suy giảm mức áp suất âm của tấm tại 250 Hz...... 639 Hình 3. 53. Đồ thị thể hiện sự suy giảm mức áp suất âm của tấm tại 300 Hz........ 70 Hình 3. 54. Đồ thị thể hiện sự suy giảm mức áp suất âm của tấm dày 0.002m...... 71 Hình 3. 55. Đồ thị thể hiện sự suy giảm mức áp suất âm của tấm dày 0.004m...... 72 Hình 3. 56. Đồ thị thể hiện sự suy giảm mức áp suất âm của tấm dày 0.008m...... 73 Hình 3. 57. Đồ thị thể hiện sự suy giảm mức áp suất âm của tấm dày 0.02m........ 71 Danh Mục Các Bảng Bảng 2. 1. Đơn vị nguồn khối lượng ..................................................................... 24 Bảng 2. 2. Phần thực và ảo của trở kháng và nghịch đảo trở kháng..................... 27 Bảng 3. 1. Thông số của bài toán hút âm........... …………………….………………..39 Bảng 3. 2. Thông số của bài toán cách âm ........................................................... 56
1 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1. Đặt vấn đề Âm thanh là một hiện tượng vật lý quan trọng gắn liền với đời sống. Con người giao tiếp với nhau thông qua âm thanh, nhờ âm thanh mà ta cảm nhận được mọi thứ xung quanh, âm thanh được ứng dụng rất rộng rãi trong giáo dục, y tế, quân sự, văn hóa,… .Hiện nay các nghiên cứu liên quan đến vấn đề âm thanh ngày càng được phát triển, nhằm nâng cao chất lượng cuộc sống. Trong các nghiên cứu về âm thanh thì sự tiêu tán âm thanh và cách âm là một vấn đề thường gặp trong cuộc sống và được nghiên cứu sâu rộng nhằm tìm ra những phương pháp, vật liệu tốt nhất, phù hợp nhất trong qua trình sản xuất và đời sống. 1.2. Tầm quan trong của vấn đề cách âm trong cuộc sống Hiện nay, cách âm giữa các phòng với nhau là một vấn đề quan trọng trong cuộc sống, nhằm để giải quyết các vấn đế liên quan đến tiếng ồn, hạn chế các tác động xấu của âm thanh. Vấn đề này được ứng dụng trong phòng riêng, phòng karaoke, phòng thu, phòng nghiên cứu và một số các ứng dụng khác, ... . Một vấn đề khi người ta nghiên cứu sự cách âm mà người ta quan tâm nhất là vật liệu cách âm (thông số vật liệu, độ dày, tính chất,…). Từ đó, ta có thể sử dụng vật liệu một cách hiểu quả và tránh lãng phí vật liệu. 1.3. Âm thanh và sự lan truyền âm thanh 1.3.1. Khái niệm Âm thanh là một sóng áp lực. Khi một vật thể rung động nó tạo ra một sự nhiễu loạn cơ học trong môi trường mà nó tiếp xúc ( biến đổi qua lại giữa các phân tử, nguyên tử trong các môi trường không khí, rắn, lỏng,..). Môi trường sau đó mang sự nhiễu loạn dưới dạng sóng áp suất và sãy ra sự lan truyền. Cũng như nhiều loại sóng khác, âm thanh được đặc trưng bởi: • Đặc trưng vật lý: Tần số âm, cường độ âm, mức độ cường độ âm. ¾ Tần số âm là tần số dao động của âm (thường được kí hiệu là ‘f’)
2 ¾ Cường độ âm tại một điểm là đại lượng đo bằng năng lượng mà sóng âm tải qua một đơn vị diện tích đặt tại điểm đó, vuông góc với phương truyền sóng trong một đơn vị thời gian ( / ). ¾ Mức độ cường âm: lg , với là chuẩn độ cường âm và thường bằng 10 . • Đặc trưng sinh lý: Độ to của âm (phụ thuộc vào cường độ âm), độ cao của âm (phụ thuộc vào tần số âm), âm sắc (phụ thuộc vào đồ thị dao động hay phổ của âm). 1.3.2. Sự lan truyền âm thanh. Nguyên nhân của việc nghe được âm thanh: Khi một vật thể rung động sẽ tạo ra sự dao động, chuyển động qua lại của các phần tử trong môi trường mà vật đó tiếp xúc và sãy ra sự lan truyền, sóng âm truyền vào ống tai cho đến khi chúng đến màng nhĩ. Màng nhĩ truyền các rung động vào các xương tại giữa và vào tai trong. Tai trong có hình dạng ốc sên và chứa hàng ngàn tế bào lông nhỏ. Các tế bào này chuyển đổi sự rung động thành các tín hiệu điện não thông qua dây thần kinh thính giác. Từ đó bộ não sẽ phân tích và cho biết đó là âm thanh gì. Con người có thể nghe được âm thanh trong tần số khoảng 20Hz (hạ âm) đến 20000Hz (siêu âm). Sự lan truyền âm thanh trong các môi trường: • Âm thanh cần vật chất để lan truyền, âm thanh có thể truyền qua vật chất ở trạng thái rắn, lỏng, khí, plasma. • Âm thanh không thể truyền được trong môi trường chân không (vì không có vật chất để lan truyền). • Âm thanh truyền qua không khí dưới dạng sóng dọc và có vận tốc bằng tích của tần số sóng và bước sóng. • Vận tốc lan truyền của âm thanh phụ thuộc vào nhiệt độ và áp suất của môi trường vật chất. Vận tốc âm thanh trong không khí, nước, thép ở nhiệt độ và áp suất đo thường lần lượt là 333m/s, 1450m/s, 5050m/s. Chứng tỏ: âm thanh chất rắn, lỏng nhanh hơn nhiều so với không khí.
3 • Sóng âm truyền từ môi trường này sang môi trường khác thì tần số không thay đổi. 1.4. Vật liệu cách âm và vật liệu tiêu âm. 1.4.1. Vật liệu tiêu âm Tiêu âm là biến âm thanh nghe ù ù, khó nghe trong phòng nghe trở nên tốt hơn, rõ ràng hơn, làm mất đi các âm thanh dội lại, tạo âm thanh tốt hơn. Khi sóng âm chạm vào bề mặt vật liệu, một bộ phận âm thanh sẽ bị phản xạ, một bộ phận khác sẽ bị hút vào vật liệu, một bộ phận khác xuyên qua bề mặt bên kia của vật liệu. Vật liệu hút âm là vật liệu mà phần lớn các năng lượng của âm thanh đi vào vật liệu còn lại lượng phản xạ âm thanh rất nhỏ. Hay nói cách khác, vật liệu hút âm tập trung vào độ lớn của năng lượng âm thanh phản xạ, từ đó tối thiểu hóa năng lượng âm thanh phản xạ. Một số vật liệu tiêu âm: Mút cách âm, gỗ tiêu âm, vải nỉ tiêu âm, … 1.4.2. Vật liệu cách âm Cách âm là một khái niệm mô tả sự giảm của âm thanh truyền qua giữa hai không gian riêng biệt bợi cấu kiện ngăn chia. Về mặt lý thuyết, vấn đề cách âm cho công trình cần phải được quan tâm trên hai phương diện: âm truyền bên trong và bên ngoài công trình Vật liệu cách âm là vật liệu hoặc kết cấu chặn sự di truyền của âm thanh tạo ra một môi trường yên tĩnh. Khi âm thanh đi vào vật liệu, năng lượng truyền qua bề mặt kia của vật liệu rất nhỏ chứng tỏ vật liệu cách âm tốt. chênh lệch decibel (dB) giữa năng lượng âm thanh đi vào và năng lượng âm thanh xuyên qua ở một mặt khác chính là lượng cách âm của vật liệu. Hay hiểu theo một cách khác: Vật liệu cách âm tập trung vào độ lớn nhỏ của năng lượng âm thanh xuyên qua ở mặt bên kia, mục đích là tối thiểu hóa năng lượng âm thanh xuyên qua. Một số vật liệu cách âm: bông thủy tinh, tấm túi khí, cao su non, …
4 1.4.3. Những điều kiện cần thiết để cho quá trình tiêu âm, cách âm có hiệu quả Tiêu âm: vật liệu tiêu âm cho phép âm thanh dễ đi vào và xuyên qua vì vậy vật liệu tiêu âm phải xốp, tơi và thông khí. Kết cấu của nó là vật liệu siêu nhỏ có số lượng lớn, liên kết với nhau và có tính thông khí nhất định. Cách âm: để việc cách âm đạt được hiểu quả thì các vật liệu cần đạt được các điều kiện cần thiết như: chắc đặc, cấu trúc lien tục, và đảm bảo không có sai sót. • Chắc đặc: những vật liệu nào càng dày, càng rắn chắc, càng đặc thì cách âm càng tốt. • Cấu trúc liên tục: ta có thể hiểu rằng cấu trúc lien tục là việc cách âm phải bọc kín căn phòng. Nếu căn phòng có bất cứ lỗ nào thì căn phòng cách âm sẽ không đạt được hiểu quả cao. • Không sai sót: để đảm bảo cách âm hiểu quả thì việc tiến hành thi công đảm bảo không sai sót là một điều rất cần thiết. Qúa trình thi công cần tiến hành một cách cận thận, tỉ mỉ, để vật liệu cách âm có thể phát huy tối đa tác dụng của nó. 1.4.4. Một số hình ảnh về vật liệu cách âm Hình 1. 1. Thép
5 Hình 1. 2. Gỗ cách âm Hình 1. 3. Bê tông
6 1.4.5. Một số hình ảnh về vật liệu tiêu âm Hình 1. 4. Xốp tiêu âm Hình 1. 5. Gỗ tiêu âm có các rãnh
7 1.5. Tổng quan các công trình nghiên cứu 1.5.1. Các nghiên cứu trong nước Những vấn đề liên quan đến việc mô phỏng bài toán truyền âm hầu như chưa được thực hiện ở Việt Nam.Tuy nhiên cũng có một số tác giả đã nghiên cứu những lý thuyết liên quan đến âm học như tác giả Nguyễn Hải, Âm học và Kiểm tra Tiếng ồn.Ngoài ra, một số tiêu chuẩn Việt Nam cũng được đặt ra cho việc tính toán truyền âm trong thiết kế như TCVN 7839-2:2007, Xác định hiệu quả cách âm của vỏ cách âm; TCVN 8777:2011, Hướng dẫn kiểm soát tiếng ồn trong công sở và phòng làm việc bằng màn chắn âm; TCXD 150:1986, Thiết kế chống ồn cho nhà ở. 1.5.2. Các nghiên cứu ở nước ngoài Trên thế giới, bài toán mô phỏng truyền âm bằng phương pháp số vẫn còn khá ít nghiên cứu, chỉ được đề cập ở một số bài báo, điển hình như • Arjunan, C.J. Wang, K. Yahiaoui, D.J. Mynors, T. Morgan, V.B. Nguyen3 , M. English, Sound frequency dependent mesh modelling to simulate the acoustic insulation of stud based double-leaf walls, Proceedings of isma2014 including usd 2014. • Arun Arjunan, Chang Wang, Martin English, Mark Stanford and Paul Lister, A Computationally-Efficient Numerical Model to Characterize the Noise Behavior of Metal-Framed Wall, Metals, 2015. • Leszek KWAPISZ, Numerical Modelling of Sound Transmission Through the Window Type Partition, Vibrations in Physical Systems Vol. 27 (2016). 1.6. Mục tiêu nghiên cứu • Hiểu khái niệm chung về việc phân tích âm thanh tương tác cấu trúc lỏng. • Hiểu một số loại công thức áp lực âm thanh có sẳn trong ANSYS. • Tìm hiểu các điều kiện biên âm thanh và các loại tải tác động. • Phân tích được sự suy giảm mức cường độ âm thanh khi âm của hệ thống khi có vật liệu tiêu âm. • Phân tích được hiểu quả cách âm khi âm thanh truyền qua vật liệu cách âm. • Tiến hành so sánh kết quả của nhiều vật liệu khác nhau trên các tần số khác nhau. 1.7. Đối tượng nghiên cứu • Tấm giảm âm và vách cách âmsẽ được mô hình trong bài toán truyền âm trong ống (có độ dài và kích thước cụ thể) bằng Ansys, sau đó thêm vào các điều kiện
8 để xét đến sự suy giảm âm thanh của vật liệu tiêu âm và hiệu quả cách âm của vách ngăn. 1.8. Phạm vi nghiên cứu • Tính toán mô phỏng được trường mức áp suất âm thanh trong ống khi có cách điều kiện về bài toán tiêu âm và cách âm. • Phân tích, so sánh các vật liệu có tính chất khác nhau. • Bỏ qua sự ảnh hưởng của nhiệt độ, độ ẩm không khí, hướng gió, giảm chấn ở trong ống, và các yếu tố về sự bức xạ ở hai đầu ống. 1.9. Ý nghĩa của nghiên cứu. • Nắm vững được các yếu tố liên quan đến qua trình truyền âm • Phân tích được kết quả mức áp suất âm để đưa ra vật liệu có hiệu quả cách âm tốt nhất. • Là tiền đề để xây dựng các bài toán lớn hơn, phạm vi nghiên cứu lớn hơn (tính toán sự ảnh hưởng của nhiệt độ,…).
9 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1. Mục đích của việc sử dụng bài toán Model và bài toán Harmonic Response trong việc giải quyết bài toán truyền âm. 2.1.1. Bài toán Model Dùng để tính toán tần số tự nhiên và các mode của hệ thống âm thanh hay kết cấu hoặc hệ thống kết cấu – âm thanh kết hợp. Kết quả lấy từ bài toán Model tiến hành trên ANSYS có thể được sử dụng để giải các bài toán Harmonic Response, hoặc phân tích phổ phản ứng. Phương trình của sự chuyển động cho một hệ thống âm thanh hoặc lưu chất có thể viết như sau: (2.1) Trong đó: • [M] là ma trận khối lượng; • [C] là ma trận giảm chấn; • [K] là ma trận độ cứng; • {p} là véc tơ của nút áp lực cho hệ thống âm thanh hoặc chuyển vị cho hệ thông kết cấu; • {f} là tải âm thanh hay tải cấu trúc áp đặt lên hệ thống; Trong phân tích các bài toán Model cơ bản, người ta cho rằng không có giảm chấn và không có tải tác động , do đó ma trận giảm chấn và ma trận tải tác động được bỏ ra khỏi phương trình: 0 (2.2) Đối với hệ thống (không giảm chấn), các dao động của áp suất tự do được coi là điều hòa và được biểu hiện dưới dạng: (2.3) Trong đó: • là mode hình dạng của áp lực của tần số tự nhiên thứ n;