声场模拟试验与分析技术研究
音乐厅舞台的声学设计
音乐厅舞台的声学设计舞台是厅堂的重要组成部分。
舞台的声音设计有助于凸显舞台表演的效果。
那么，关于音乐厅舞台声学的设计知识，你知道多少呢?以下是有店铺为大家整理的音乐厅舞台的声学设计，希望能帮到你!舞台演奏直达声的分布与衰减据统计，古典音乐厅舞台(乐台)面积平均约为158m2，近现代音乐厅乐台面积平均为203m2，交响乐演奏时乐队乐器人数较多，现代常见的布置方式见图1。
我们按宽18m，深10m考虑，舞台对角线约为20m，乐师间最近与最远距离的比值可以达1：20，我们知道乐师间听闻的直达声随距离增大而衰减，乐师间相互的遮挡引起进一步的衰减，特别是在高频段，同时乐队中不同乐器的声功率级有差异，因此，相邻、相隔乐师间的听闻效果相差较大，若舞台上无任何反射界面，乐师间的相互听闻条件与整体感很难保证。
早期古典“鞋盒”式音乐厅尽端式舞台“乐罩”在长期经验与技术限制的基础上，古典音乐厅多为“鞋盒”式，矩形平面形体且相对窄而高，具有混响时间长，早期反射声丰富，音质效果良好，由于理论研究的滞后，在较长一段时间很多人认为只有“鞋盒式”音乐厅才能获得完美音质。
古典音乐厅均采用尽端式舞台设计，即演奏台设在观众厅的尽端部位，舞台除面向观众席开口一侧，均有建筑界面包围。
其中包括世界公认的三座音质最好的音乐厅：维也纳音乐厅，阿姆斯特丹音乐厅以及波士顿音乐厅，它们的舞台均为尽端式，舞台侧墙为八字形，向观众席倾斜，开口宽度比观众席稍窄，舞台面积在150～160m2，乐队布置紧凑，顶板面向观众席方向微倾斜，舞台侧墙和顶板均可给舞台反射声，有利于乐师相互听闻，并把部分声能反射给观众席，使前排听众获得较好的融合声。
其中波士顿音乐厅舞台深约10m，舞台平均宽度约15～16m、顶部平均高度约12～13m，见图2。
尽端式舞台至今仍然是现代音乐厅常用的舞台形式，特别是对于容量不大的厅堂。
环绕式厅中心式舞台与“浮云式”反射板1963年，由德国建筑师Hans Scharoun和声学家L.Cremer设计的柏林爱乐音乐厅，采用山地葡萄园式座位布置，即中心式环绕舞台形式，并获得了优良的音质效果，从此动摇了只有“鞋盒”式厅才能产生完美音质的神话。
基于LMS Virtual.Lab扬声器频响计算
基于LMS b的扬声器频响计算背景介绍利用电-力-声类比电路的方法模拟喇叭单体或添加腔体情况下频响曲线的方法已经被大多数业界内学者专家所采用如利用广泛使用的T-S模型得到喇叭的机械、电声参数该方法对模拟喇叭单体自身频响比较准确，但是给喇叭添加前后音箱（手机内广泛采用）后就很难准确的模拟喇叭音箱模组的频响了根本原因：电声等效类比电路中，添加的腔体仅仅考虑了空腔的体积因素，而没有考虑腔体的形状因素，但腔体的形状对放入其内喇叭的频响有着重要的影响解决办法：通过3D 建模，采用有限元和边界元相结合的数值方法来模拟带前后音箱喇叭模组的频响曲线模拟对象模拟对象为广泛使用的1115 喇叭 其示意图如下：4版权LMS 国际-2006在b 中进行全耦合仿真的中进行全耦合仿真的全过程全过程载荷载荷（（频率的函数）膜片的模型/模态声学边界元声学边界元模型模型完全耦合振动声学模型完全耦合振动声学模型（（IBEM ）后处理结构特性的计算要进行声学性能计算，首先要计算音膜系统的模态 音膜第一、第二阶模态振形如下图所示带障板的计算工况在测量喇叭单体频响的时候都将喇叭安装在适当尺寸的障板上面来测量音膜振动是向前向后连续振动的，喇叭在向前辐射声音的同时也向后辐射，但是由于向前向后辐射的声音相差180 度相位，从而会导致后面的声绕到前面抵消掉前面的部分声能量在低频情况下最为明显仿真计算时也加上一块障板b可方便模拟带障板边界及消音室的边界得到仿真结果可与测试结果直接比较计算结果带障板状态下，计算得到的声场分布如下喇叭单体背面添加1cc 腔体喇叭前后的声场明显的分为两部分，向前辐射的声压大，向后辐射声压几乎为零喇叭音膜同时向前向后辐射声音，音膜前方敞开，声压能顺利的辐射出去，音膜背面有腔体封闭，因此音膜向后辐射的声压出不去，在腔体内部不断反射叠加，使得封闭腔体内部的声压最大障板工况与添加后声腔工况的计算结果比较从添加腔体前后的频响曲线看，增加1cc 腔体后，频响曲线的第一个峰值（这个峰值就是喇叭音膜的第一个共振模态）向高频移动喇叭背面添加1cc腔体后，喇叭音膜向后辐射的背压增大，相当于减小了弹性系统的顺性，增大了弹性劲度，因此振动系统的第一阶共振模态向高频移动了试验与仿真结果的比较仿真结果与测试结果的对比从喇叭单体和背面添加1cc 腔体两种情况下测试结果和仿真结果的对比来看，仿真结果和测试结果吻合的较好，差别在3dB以内总结仿真结果与测试结果的对比分析表明，仿真结果与测试结果的声压频响很接近，差别3dB 以内，这说明利用LMS b来模拟喇叭单体和添加背腔情况下的频响是可行的为喇叭单体的频响设计以及喇叭前后音箱的结构设计提供一种新的设计方法和手段。
圆柱绕流噪声预报的流场与声场模拟方法对比研究
圆柱绕流噪声预报的流场与声场模拟方法对比研究张翰钦;陈明;孙国仓【摘要】以三维圆柱为研究对象，使用Lighthill声类比法研究其绕流发声问题。
第一步进行流场计算，分别用大涡模拟（LES）、脱体涡模拟（DES）和瞬态雷诺平均法（URANS）模拟声源区流场，通过对比流场压力和涡量等参数，据此选取合适的流场仿真方法；第二步用基于Lighthill方程FW-H积分法和边界元法预报远场直发声，通过和Revell试验结果比较，分析各种计算方法差别。
研究表明：进行流场仿真时LES计算结果最好，IDDES法在保证计算精度条件下能有效减少流场网格数量，URANS法误差很大；进行辐射噪声预报时，FW-H积分法和边界元法基本相同。
%Lighthill acoustic analogy method is used to predict the noise induced by the flow around a three dimensional cylinder. Firstly, the flow field of sound source area is predicted by large-eddy simulation (LES), detached-eddy simulation (DES) and Transient Reynolds-average method (TRAM) respectively. The proper methods to simulate the flow field are selected via comparing the contours of vorticity and pressure. Secondly, the FW-H integral equation method and BEM method based on Lighthill acoustic analogy equation are used to predict the far-field noise, difference of these methods is analyzed by comparing their results with Revell’s experimental data. It is shown that the flow field simulation result of LES has a best agreement with the experimental data, IDDES method can effectively reduce the number of grid of the flow field with the precision guaranteed. TRAM can yield large errors. FW-H integral equationmethod and BEM method can essentially yield the same results in predicting radiation noise.【期刊名称】《噪声与振动控制》【年(卷),期】2016(036)003【总页数】6页(P26-31)【关键词】声学;流噪声;大涡模拟;脱体涡模拟;Lighthill声类比【作者】张翰钦;陈明;孙国仓【作者单位】武汉第二船舶设计研究所，武汉430205;武汉第二船舶设计研究所，武汉 430205;武汉第二船舶设计研究所，武汉 430205【正文语种】中文【中图分类】O422.6圆柱结构作为一种基本的结构形式，在交通运载工程、海洋工程和流体机械等领域都很常见，流体介质在流经圆柱结构后，在一定雷诺数下，圆柱尾流会交替出现脱落涡，这些涡街引起圆柱表面的脉动压力，从而产生噪声。
珠海大剧院建筑声学元素的应用研究
珠海大剧院建筑声学元素的应用研究摘要：建筑声学是研究建筑中声学环境问题的科学，它在现在各种文艺演出建筑的设计中发挥了重要作用。
本文以珠海大剧院的建筑声学设计为例，阐述了建筑声学中的一些专业术语，论述了珠海大剧院的建筑设计过程以及实施与应用，以期为其他建筑物的建筑声学设计提供指导。
关键词：珠海大剧院；建筑声学；声学元素引言声学对于大家而言并不陌生，它是物理学中历史最悠久且当前仍在前沿研究领域的唯一分支学课，这其中包含很多的分支方向，如生理声学、心理声学、生物声学、次声学、超声学、电声学、建筑声学等等。
建筑的声学是指在建筑中的声音是如何传送，属于物理学科针对建筑物中的声音进行控制与研究建立相应的评价体系。
建筑声学的主要是研究室内的声音传播方式应用物理知识对声音进行处理，以此来构建室内良好的声音传播条件，减少噪音对建筑物的影响。
运用专业手段来提升建筑物的室内环境，同时提升建筑物的美观与艺术性。
一、建筑声学基本理论概述建筑声学是研究建筑物中的声音环境问题，主要是研究室内的声音传播状态与环境噪音的控制方法，保证室内的听闻状态，提升建筑物的居住环境。
在建筑声学之中有很多的专业术语，主要有分贝、混响时间RT、清晰度C80、声强因子G、噪音评价数NR、背景噪音、直达声以及混响声，下文我们对这些名词进行理论概述。
分贝：分贝是我国的法定计量单位，并不是国际单位制单位之一。
一般来说，1分贝是人耳刚好能听到的声音；15分贝以下人们会感觉很安静；30分贝左右大约是耳语的声音；40分贝大约是冰箱工作的声音；60分贝是人们谈话的声音；70分贝相当于在闹市区；85分贝大约是马路中央的声音；90分贝以上被普遍认为是对听力有损害的声音；如果人们待在100到120分贝的环境中超过一分钟就会造成暂时性的失明，严重者可能会导致耳聋。
混响时间RT：以秒为单位。
用来评估一个房间的混响程度和声学性能。
RT长的房间声音听上去丰满；RT短的房间声音听上去干涩但清晰度高。
基于有限元仿真的电磁超声参数优化分析
基于有限元仿真的电磁超声参数优化分析电磁超声技术是一种结合了电磁声学和超声技术的交叉学科。
它利用电磁场作用于声压场的相互转换，实现了对材料的非接触性超声检测和测量。
在电磁超声技术中，影响检测性能的关键参数包括声源频率、驱动电压、驱动电流等。
为了优化电磁超声系统的性能，提高检测灵敏度和分辨率，需要进行参数优化分析。
有限元仿真是一种对复杂结构进行数值模拟的有效方法，可以在计算机上进行模拟实验，预测结构的响应和性能。
在电磁超声参数优化分析中，有限元仿真可以帮助我们理解电磁场与声压场的相互作用，预测不同参数对超声系统的影响，并优化参数配置。
首先，需要建立电磁超声系统的有限元模型。
模型包括电磁场和声压场的数值计算。
电磁场的计算可以采用有限元方法或有限差分方法，求解电磁场的分布和力的分布。
声压场的计算可以采用声学有限元方法，求解材料的声波传播和反射情况。
建立模型的关键是准确描述材料的物理性质和声学边界条件，例如材料的介电常数、磁导率以及材料的界面条件。
接下来，可以通过有限元仿真来分析不同参数对系统性能的影响。
可以考察声源频率对声场分布的影响，通过改变驱动电压和驱动电流来优化声源的输出效果。
还可以分析超声检测的灵敏度和分辨率，通过改变传感器的位置和大小来寻找最佳参数配置。
此外，还可以分析材料的非线性特性和材料的特异性，通过改变材料参数来改变声场的传播特性。
通过有限元仿真，可以直观地观察和分析不同参数对超声检测的影响，并指导实际系统的优化。
最后，根据有限元仿真的分析结果，可以对电磁超声系统进行参数优化。
根据分析结果，可以选择合适的声源频率、驱动电压和驱动电流，以实现最佳的超声检测性能。
参数优化分析可以通过试验验证，进一步验证有限元仿真的准确性和可靠性。
总之，基于有限元仿真的电磁超声参数优化分析是一种有效的方法，可以帮助我们理解电磁超声系统的工作原理，探索影响系统性能的关键参数，并指导实际系统的优化。
通过此方法，可以提高电磁超声系统的检测灵敏度和分辨率，提高超声检测的准确性和可靠性。
上海大剧院建筑声学设计
研究自评
上海大剧院建成后，经现场音质测量表明：在歌剧 演出条件时实测中频平均混响时间为1.37s，低频混 响时间有显著提升，低音比BR值达1.4左右，而高 频混响下降很少，仅约<10%，表明混响特性十分 优良，保证了观众厅音质具有足够的丰满度、清晰 度和明亮度，且空满场混响时间基本相同。当音乐 演出条件舞台装设音乐罩时，实测中频混响时间约 为1.82s，低频混响时间仍有明显提升，高频混响下 降也不甚明显，中高频的平均可调混响时间幅值达 0.41s，较好地满足了音乐演出的音质要求。而声场 分布测试表明，观众厅内的声场均匀度非常好。全 场72个测点，声场不均匀度△Lp≤±3dB。厅内本 底噪声≤30dBA。噪声评价标准符合NR-20号曲线。
上海大剧院建筑声学设计
喻立天 建筑1001 100603125
上海大剧院简介
上海大剧院整个工期自1994年9月 开始，至1998年8月。建筑设计由 法国夏邦杰建筑设计及华东建筑设 计研究院中标；室内设计方案，由 美国史迪奥和天舍文公司中标。总 建筑面积为62803平方米，总高度 为40米，分地下2层，地面6层， 顶部2层，共计10层。其建筑风格 新颖别致，融汇了东西方的文化韵 味。白色弧形拱顶和具有光感的玻 璃幕墙有机结合，在灯光的烘托下， 宛如一个水晶般的宫殿。 上海大剧院有近2000平方米 的大堂作为观众的休闲区域，大堂 的主要色调为白色，高雅而圣洁。 大堂上空悬挂着由6片排箫灯架组 合而成的大型水晶吊灯，地面采用 举世罕见的希腊水晶白大理石，图 案形似琴键，白色巨型的大理石柱 子和两边的台阶极富节奏感，让人 一走进大堂就仿佛置身于一个音乐 的世界。 大剧场的建声要求极高，音响 和灯光设备更具独特性能。音响系 统选用美国JBL专业设备，灯光系 统采用比利时ADB公司的顶级产品。 舞台设备全部采用计算机控制，能 满足世界上级别最高的剧团的演出 要求。
汽车试验学 第十一章 汽车NVH试验技术
五、声学风洞
风洞是能人工产生和控制气流、模拟汽车周围气体流动、可 量度气流对物体的作用的一种气流管道，是进行空气动力学和气 动声学研究的最有效工具。风洞试验的依据是运动的相对性原理。
汽车风动有模型风洞、全尺寸风洞、全天候风洞、声学风洞、 空气动力学风洞等多种不同的类型。模型风洞主要用于缩小模型 的试验，其特点是成本和试验成本都低，但试验精度较差。全尺 寸风洞主要用于研究汽车的空气动力学问题，因此又将其称为空 气动力学风洞。全天候风洞（或气候风洞）可改变气流温度、湿 度、阳光强弱和其他气候条件（雨、雪等），可以更全面地研究 汽车的空气动力学和气动动噪声问题。声学风洞采用了多种降噪 措施，背景噪声极低，可以分离并测量汽车行驶时的气动噪声。 全天候风洞和声学风洞统称为特种风洞，又称为多用途风洞。
四、模态实验室
模态实验室主要用于进行汽车总成及部件的模态试验。实验 室内部设计需要进行吸声处理，使之达到一定的混响时间要求， 并可通过特殊声学设计，以满足诸如声学空腔模态试验等的需 求，为产品研发提供 全面的基础数据。模 态实验室四周及顶常 采用W100吸声构造， 内部仍然采用完全无 污染的非玻纤材料。
第十一章 汽车NVH试验技术
NVH 是 Noise （ 噪 声 ） 、 Vibration （ 振 动 ） 和 Harshness （声振粗糙度）三个英文单词的缩写。由于以上三者在汽车的 振动中同时出现且密不可分,因此常把它们放在一起研究。声振 粗糙度是指噪声和振动的品质，是描述人体对振动和噪声的主 观感觉，不能直接用客观测量方法来度量。由于声振粗糙描述 的是振动和噪声使人不舒适的感觉，因此有人称Harshness为不 平顺性。又因为声振粗糙度经常用来描述冲击激励产生的使人 极不舒适的瞬态响应，因此也有人称Harshness为冲击特性。
气动声学特性的数值模拟与实验研究
气动声学特性的数值模拟与实验研究第一章气动声学概述气动声学是研究流体（气体或液体）在流动过程中所产生的声学现象的学科。
它在众多领域中都有着重要的应用，如飞行器、汽车、船舶、风力发电、海洋工程等领域。
在许多实际工程问题中，我们需要在设计过程中考虑声学特性和气动特性的相互影响。
第二章数值模拟方法数值模拟是研究气动声学特性的重要手段之一。
常用的数值模拟方法有：有限元方法（Finite Element Method, FEM）、计算流体力学方法（Computational Fluid Dynamics, CFD）以及波动方程方法等。
（一）有限元方法有限元方法是一种常用的数值方法，在求解结构和流体力学问题方面十分有效。
该方法将结构或流体域离散为若干个互相连接的小元素，通过求解元素中的波动或流场变量，进而得到整个结构或流体场的响应。
在气动声学中，有限元方法可用于求解声场和振动问题。
（二）计算流体力学方法计算流体力学方法是一种通过计算流体在三维空间中的运动和变化来研究流体现象的数值方法。
该方法将流体域离散为若干个小单元，然后通过数值计算来求解每个单元内部的流体流动情况。
在气动声学中，计算流体力学方法可以用于求解风洞实验中的气动力和声学的传播。
（三）波动方程方法波动方程方法是一种适用于求解线性声学问题的数值方法。
它是根据波动方程来求解声压波的传播和反射，可以用于预测声音在各种环境中的传播和衰减情况。
在气动声学领域，波动方程方法可用于求解飞行器外面和发动机进口处产生的噪声。
第三章实验研究方法实验是研究气动声学特性的另一种重要手段，通过实验可以对数值模拟的结果进行验证，并可以得到一些实际问题中难以通过数值模拟得出的结论。
常用的实验方法有：静压测试、湍流测试、声压传感器测试等。
（一）静压测试静压测试是一种常用的试验方法，主要用于测量飞行器外表面的压力分布和翼型等参数，并通过数据分析得到气动力学特性。
将飞行器表面分成若干条等距离的区间，分别安装静压头来实现静压测量。
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声场模拟试验与分析技术研究第一章前言
声学工程是一门独特的学科，它涉及到声音的各种性质和现象，以及与之相关的各种技术和应用。
声学工程中的一个关键领域是
声场模拟试验与分析技术，这个领域的研究和应用广泛应用于机械、冶金、核能、飞行器、汽车、民用建筑、工业设备等领域。
声场模拟试验与分析技术是声学工程中重要的技术。
它主要通
过利用相关的软硬件设备，模拟和分析预期声学环境下的声场声
学参数。
目前，随着声学领域技术的发展和应用精度的提高，越
来越多的声场模拟试验与分析技术被开发和应用到各个领域。
本文主要介绍声场模拟试验与分析技术的原理、方法和应用，
以评估其对各行业的影响和重要性。
第二章声场模拟试验技术
2.1 声场模拟方法
声场模拟是指利用相关的软硬件模拟特定的声学环境。
最常见
的方法是通过计算机模拟技术来实现的。
在声场模拟试验中，我们首先需要确定模拟环境的声学环境，
包括声源、响应器（即空间中的物体）等。
然后，我们构建模拟
环境和条件，并采用数值方法（计算机模拟、多孔介质模型等）
分析模拟环境的声学参数，例如声压、声场强度、声能等，以便
更准确地理解环境中的声学性能和特性。
2.2 声场模拟设备
声场模拟设备通常由声学发生器和响应器（测试空间）等部分
组成。
其中，声学发生器是用来产生声波（或其他类型的激波）
的装置，而响应器则指声音波产生后所传播的介质，又称为测试
空间。
在声场模拟中，还需要有富有规律、精准检测和测量的设备，
如微机测量系统、声压测量系统、频谱测量器和多通道测量器等。
这些设备为声学数据的收集和处理提供了重要的支持，以提高精
度和可重复性。
第三章声场分析技术
3.1 声场分析方法
声场分析是指对模拟的声场条件、环境、以及声成像进行详细
的分析。
最常用的方法是通过数学分析和计算机模拟来实现。
在声场分析过程中，我们首先需要将模拟的声压和响应器形状
传入计算机程序，以便进行分析。
然后我们需要采用数学方法，
通过分析当前声学环境下的声波调制和暂态响应情况，对声音的
声压、振速、功率等参数进行测量和计算。
分析得到的声学数据
可以进一步用于评估模拟环境的声音表现和性能。
3.2 声场分析设备
声场分析设备通常由各种软硬件组成，包括声学频谱分析器、
精确测量器、声阻抗测试器等。
这些设备通过分析频率响应曲线、相位响应图以及信号衰减和传播损失等数据来提升声学数据的可
靠性和准确性。
此外，声场分析中也需要使用量具和传感器来实时监测和记录
声学环境下的声波传递情况，从而评估环境的变化和响应。
第四章声场模拟与分析技术的应用
4.1 声学环境建模
声场模拟能够模拟机械、冶金、核能、飞行器、汽车、建筑设
备等领域中的声学环境和声学特性。
该技术能够提供精确的声学
分析数据，以评估声学设计和各种产品的声学表现。
4.2 模拟声场测试
声场模拟随着模拟环境的变化，能够检测出噪音点源的功率，
或组件产生噪声的变化，以及如何进行隔音和降噪等。
通过这一
方法，可以检测环境对声压变化的响应，并帮助优化声学设计和
改进正在设计的产品。
4.3 声场质量控制
声场模拟能够提供数据以评估产品在生产过程中的声学表现和
质量。
通过相比于规格、标准和设计的满足度，可以确定产品表
现其所质量指标的总体准确性。
4.4 应用案例
现代飞行器、汽车、建筑设备及其他高精度产品的设计过程中，声场模拟与分析技术已经成为不可或缺的环节。
对于这些产品，
声学性能是制约其市场竞争力的重要因素。
通过声场模拟，可以
分析产品的声学性能，并提供有针对性的优化方案。
例如，对于
一把使用场合特殊和噪声容许度严格的外科手术器械，模拟技术
可以模拟手术间内的声学环境，以格式化优化该器械的声学性能，达到更加优秀的质量。
第五章总结
声场模拟和分析技术已经成为提高各行业产品质量和市场竞争
力的重要工具。
通过该技术，可以精准模拟各种声学环境，并提
供有针对性的建议和优化方案。
我们相信，在未来的发展中，声
场模拟和分析技术将能为各行业提供更好、更具有创新性的声学
解决方案。