Analýza šíření hluku se zvláštním zaměřením na nízkoúrovňová měření

Martin Nevřela

Doctoral thesis

The analysis of the noise propagation with emphasis to the low-level noise measurement

Abstract:

Předkládaná disertační práce se zabývá srovnáním experimentálních, analytických a matematických analýz šíření hluku v prostorech s extrémně nízkou úrovní akustického tlaku. Všechny analýzy jsou provedeny pro speciální akustické laboratoře – bezodrazovou a polobezodrazové měřicí místnosti se známými požadavky na akustické vlastnostmi a známou konstrukcí. Hlavním cílem je verifikovat matematické modely tak, aby odpovídaly experimentálně zjištěným hodnotám a mohly být dále využívány pro jiné akustické úlohy. Dílčím cílem pak je mapování akustických vlastností těchto měřicích místností, především v oblasti účinnosti aplikované vibroizolace uložení, vzduchové neprůzvučnosti hlavních stavebních konstrukcí, hodnot hluku pozadí, platnosti zákona poklesu a délky doby dozvuku. Druhým dílčím cílem je sestavení matematických modelů konkrétních částí měřicí místnosti s dostatečnou vypovídací schopností, především pro vibroizolaci uložení měřicí místnosti, plášť měřicí místnosti s ohledem na jeho neprůzvučnost, analýzu referenčního prostředí s ohledem na pohltivost okolních konstrukcí a analýzu doby dozvuku, resp. pohltivosti v referenčním prostředí. V úvodu je obecně shrnuto využití měřicích místností, jsou popsány základní vlastnosti zkoumaných měřicích místností a základní používané fyzikální principy pro konstrukci těchto laboratoří. Je popsána základní technická normalizace a publikace, které sloužily jako hlavní podklad pro definování cílů a přípravu předkládané práce. Značná část práce se zabývá popisem metod, které byly využity k analytickému stanovení a experimentálnímu mapování vlastností laboratoří a také metod použitých při matematickém modelování jednotlivých konstrukcí. V závěrečné části práce jsou uvedeny konkrétní postupy, které vedly ke kvantifikaci požadovaných vlastností laboratoří, a výsledky jednotlivých dílčích měření, na něž navazují výsledky matematického modelování. Výsledky jednotlivých částí jsou pak vyhodnoceny a vzájemně porovnány. Dále jsou nastíněny možnosti pro další potenciální využití zvolených postupů a uveden popis navazujících výzkumných témat, jež vzešly z této práce.

Abstract:

The present dissertation deals with the comparison of experimental, analytical and mathematical analysis of noise propagation in spaces with extremely low noise levels. All analyses are performed for special acoustic laboratories – anechoic and semi-echoic measurement rooms with known acoustic performance requirements and known design. The main objective is to verify the mathematical models to match the experimentally determined values and to be further used for other acoustic problems. A sub-objective is then the design of the acoustic performance mapping of these measurement rooms, especially in terms of the effectiveness of the applied vibration isolation of the installation, the sound insulation of the main building structures, the background noise values, the validity of the inverse square law and the length of the reverberation time. The second sub-objective is the construction of mathematical models of specific parts of the measuring room with sufficient predictive ability, especially for the vibration isolation of the measuring room installation, the measuring room building envelope in regard to its sound insulation, the analysis of the reference environment with regard to the absorption of the surrounding structures and the analysis of the reverberation time or absorption in the reference environment. In the introduction, the use of measuring rooms is generally summarised, the basic characteristics of the measuring rooms under investigation and the basic physical principles used for the design of these laboratories are described. The basic technical standards and publications that served as the main basis for defining the objectives and preparing the present work are described. A significant part of the thesis deals with the description of the methods used for the analytical determination and experimental mapping of the properties of the laboratories, as well as the methods used in the mathematical modelling of the individual structures. The final part of the thesis presents the specific procedures that led to the quantification of the required properties of the laboratories and the results of the individual sub-measurements followed by the results of the mathematical modelling. The results of the individual parts are then evaluated and compared with each other, and procedures for further potential use of the selected procedures and a description of follow-up research topics arising from this work are outlined.

Keywords

akustika, hluk, měření zvuku, akustický tlak, bezodrazová měřicí místnost, polobezodrazová měřicí místnost, odrazivá měřicí místnost, numerické analýzy, experimentální výzkum, neprůzvučnost, vibroizolace, hluk pozadí, zákon poklesu, doba dozvuku, přenosová cesta hluku, MKP, pohltivost, zvukové izolace

Keywords

acoustics, noise, sound measurement, sound pressure, anechoic chamber, semi-anechoic chamber, reverberant chamber, numerical analysis, experimental research, sound insulation, vibration isolation, background noise, decay law, reverberation time, noise transmission path, FEM, absorption

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 21. 8. 2023

Thesis defence

• Date of defence: 16. 2. 2024
• Supervisor: Jiří Podešva
• Reader: Iveta Skotnicová, Vladimír Dekýš, Jan Dupal

VSB – Technical University of Ostrava

Fakulta strojní

Doctoral programme / field:
Strojní inženýrství / Aplikovaná mechanika