Влияние параметров шумозащитного экрана решетчатого типа на его акустическую эффективность

Введение. В условиях необходимости снижения шума от технологического оборудования, функционирование которого требует постоянного воздухообмена, возрастает потребность в продуваемых звукоизоляционных конструкциях. Особое внимание уделяется продуваемым шумозащитным экранам, несмотря на отсутствие стандартизованных методик расчета их акустической эффективности. Актуальными представляются исследования экранов ламельного типа, способных сочетать функции шумопонижения и вентилирования оборудования. Рассматривается частный случай такой конструкции — решетка с параллельными зазорами, моделируемая как система тонких жестких пластин, равномерно расположенных по всей высоте экрана.

Материалы и методы. Исследуется периодическая решетка, образованная тонкими жесткими пластинами, равномерно размещенными с регулируемым шагом. Численное моделирование выполнено в программной среде COMSOL Multiphysics 6.2 с использованием акустического модуля и применением метода конечных элементов. Расчеты проводились для среднегеометрических частот согласно ГОСТ 12090–80: 63, 125, 250, 500 и 1000 Гц при различных комбинациях длины пластин и ширины зазоров между ними. Акустическая эффективность экрана определялась как разность средних уровней звукового давления в области наблюдения за экраном, полученных для случаев с экраном и без него.

Результаты. Максимальная акустическая эффективность достигается при увеличении длины пластин решетчатого экрана и уменьшении зазоров между ними. В ряде конфигураций снижение уровня звукового давления достигало 20 дБ в диапазоне средних и высоких частот (250–1000 Гц). В то же время при частотах 125 Гц и ниже эффективность экрана существенно ограничивается дифракционными эффектами, независимо от геометрических параметров. Результаты подтверждают, что выбор соотношения длины элементов и зазора играет решающую роль в обеспечении требуемого компромисса между акустической эффективностью и проветриванием оборудования.

Выводы. Исследование подтвердило потенциал решетчатых шумозащитных конструкций как эффективного инструмента снижения шума при сохранении продуваемости. В настоящее время нет единой методики оценки акустической эффективности продуваемых экранов, что создает трудности при их проектировании. Результаты настоящей работы могут быть использованы для практических расчетов.

1. Шубин И.Л., Цукерников И.Е., Писарски А. Основы проектирования транспортных шумозащитных экранов. М. : Бастет, 2015. 207 с.

2. Achenbach J.D., Li Z.L. Reflection and transmission of scalar waves by a periodic array of screens // Wave Motion. 1986. Vol. 8. Issue 3. Pp. 225–234. DOI: 10.1016/S0165-2125(86)80045-2

3. Комкин А.И., Назаров Г.М. Особенности дифракции звука на звукопоглощающем экране // Акустический журнал. 2021. Т. 67. № 3. С. 303–307. DOI: 10.31857/S0320791921030072. EDN DYPNGA.

4. Комкин А.И., Мусаева Р.Н. Особенности уменьшения уровня звука экранами Т-образного профиля // Акустический журнал. 2023. Т. 69. № 6. С. 756–764. DOI: 10.31857/S0320791923600233. EDN CAFRCD.

5. Урусовский И.А. Дифракция звука на экране с веерной насадкой // Акустический журнал. 2013. Т. 59. № 1. С. 86. DOI: 10.7868/S0320791912060135. EDN PNRSHJ.

6. Voropayev S.I., Ovenden N.C., Fernando H.J.S., Donovan P.R. Finding optimal geometries for noise barrier tops using scaled experiments // The Journal of the Acoustical Society of America. 2017. Vol. 141. Issue 2. Pp. 722–736. DOI: 10.1121/1.4974070

7. Долгер А.Р., Канев Н.Г. Об особенностях расчета шумозащитных экранов для широкополосных источников шума // Акустика среды обитания : мат. X Всеросс. конф. молодых ученых и специалистов. 2025. С. 147–154.

8. Kanev N.G., Dolger A.R. Sound attenuation of louvered noise barriers for industrial equipment // Proceedings of the 11th Convention of the European Acoustics Association (EuroNoise). 2025.

9. Долгер А.Р. Эффективность ламельных шумозащитных экранов: численное моделирование и анализ зон затенения // Молодежные инновации : сб. ст. VIII Всеросс. науч.-техн. конф. студентов, аспирантов и молодых ученых. 2025. С. 50–56.

10. Бужинский К.В., Фиев К.П., Шашурин А.Е., Лубянченко А.А. Исследование возможности применения термочехлов для снижения уровня шума от оборудования // Noise Theory and Practice. 2020. Т. 6. № 4 (22). С. 135–147. EDN ADSJUO.

11. Мурзинов В.Л., Мурзинов П.В., Мурзинов Ю.В., Попов С.В. Облегченные звукозащитные панели // Noise Theory and Practice. 2021. Т. 7. № 2 (24). С. 226–234. EDN XGAKUT.

12. Ivanov N.I., Boiko I.S., Shashurin A.E. The problem of high-speed railway noise prediction and reduction // Procedia Engineering. 2017. Vol. 189. Pp. 539–546. DOI: 10.1016/j.proeng.2017.05.086

13. Chang L., Li X., Guo Z., Cao Y., Lu Y., Garziera R., Jiang H. On-demand tunable metamaterials design for noise attenuation with machine learning // Materials & Design. 2024. Vol. 238. P. 112685. DOI: 10.1016/j.matdes.2024.112685

14. Романов Н.В., Пегин П.А. Современные конструкции шумозащитных экранов // Noise Theory and Practice. 2022. Т. 8. № 1 (28). С. 17–28. EDN JQZBYP.

15. Astrauskas T., Baltrėnas P., Januševičius T., Grubliauskas R. Louvred noise barrier for traffic noise reduction // The Baltic Journal of Road and Bridge Engineering. 2021. Vol. 16. Issue 1. Pp. 140–154. DOI: 10.7250/bjrbe.2021-16.519

16. He B., Xiao X.B., Zhou X., Han J., Jin X.S. Characteristics of Sound Insulation and Insertion Loss of Different Deloading Sound Barriers for High-Speed Railways // Notes on Numerical Fluid Mechanics and Multidisciplinary Design. 2015. Pp. 345–352. DOI: 10.1007/978-3-662-44832-8_41

17. Ekici I., Bougdah H. A review of research on environmental noise barriers // Building Acoustics. 2003. Vol. 10. Issue 4. Pp. 289–323. DOI: 10.1260/13510-1003772776712

18. Маяк А.А., Канев Н.Г. Оценка эффективности снижения шума экранами ламельного типа // Акустика среды обитания : мат. VIII Всеросс. конф. молодых ученых и специалистов. 2023. С. 197–201. EDN MFYYRY.

19. Макаров О.И., Шанин А.В., Корольков А.И. Интеграл Зоммерфельда в задачах моделирования дифракции акустических волн с помощью треугольной сетки // Акустический журнал. 2023. Т. 69. № 2. C. 129–145. DOI: 10.31857/S0320791923600105. EDN IULQGZ.

20. Бабич В.М., Лялинов М.А., Грикуров В.Э. Метод Зоммерфельда – Малюжинца в теории дифракции. СПб., 2004. 93 с. EDN QJMUCZ.