Борьба с шумом на производстве

За последние десятилетия проблема борьбы с шумом в России и других странах стала одной из важнейших. Внедрение в промышленность новых технологических процессов, рост мощности и быстроходности технологического оборудования, механизация производственных процессов привели к тому, что человек на производстве и в быту постоянно подвергается воздействию шума высоких уровней. Проблема борьбы с шумом является неотъемлемой частью охраны труда и защиты окружающей среды.

Создание новых видов техники с форсированными параметрами по скорости, мощности, нагрузкам, появление новых отраслей промышленности и интенсификация уже существующих технологических процессов часто сопровождаются вместе с увеличением уровней шума увеличением прерывистых и импульсных шумов, расширением спектра в сторону ультра- и инфрачастотного диапазонов. Наряду с этим даже относительно низкие уровни шума создают дополнительные требования к организму человека в процессе его трудовой деятельности. Воздействие шума зачастую сочетается с воздействием других вредных факторов — вибрации, излучений и т. п. Это также повышает требования к снижению шума.

Борьба с шумом является комплексной проблемой, связанной с решением гигиенических, технических, управленческих и правовых норм.

Правительство нашей страны уделяет постоянное внимание вопросам борьбы с шумом. Еще в 1960 г. Совет Министров СССР принял постановление по ограничению шума в промышленности. В 1973 г. Совет Министров СССР принял развернутое постановление о мерах по снижению шума на промышленных предприятиях, в городах и других населенных пунктах», в котором предусмотрено осуществление комплексной системы мероприятий по защите людей от шума на рабочих местах, а также в быту.

Вопросам борьбы с шумом в нашей стране придается общегосударственное. В статье 12 принятого в 1980 г. закона СССР «По охране атмосферного воздуха» указывается, что «Местные Советы народных депутатов, министерства, государственные комитеты, ведомства, предприятия, учреждения и организации обязаны разрабатывать и осуществлять мероприятия по предупреждению, снижению и устранению вредного воздействия на атмосферу звуковых колебаний, включая шумы, излучений и т. н.». Далее в статье 12 отмечается, что «в целях борьбы с производственными и иными шумами должны, в частности, осуществляться внедрение малошумных технологических процессов; «улучшение планировки и застройки городов и других населенных пунктов, организационные мероприятия по предупреждению и снижению бытовых шумов».

Проблема снижения шума на производстве включает две связанных между собой задачи: во-первых, снижение шума на рабочих местах, территории предприятия и прилегающей к нему селитебной территории, как одну из задач производственной гигиены и санитарии и, во- вторых, снижение шума изготовляемых предприятиями машин и оборудования, требования к шумовым характеристикам машин и оборудования обязательно содержатся в технических условиях и стандартах на них. Поэтому на многих машиностроительных предприятиях в настоящее время созданы подразделения, оснащенные всем необходимым (аппаратура, стенды и т. д.) для контроля шума.

В справочнике обобщен передовой опыт борьбы с шумом, создаваемым на производстве различными механическими, аэрогидродинамическими и электрическими источниками, описаны способы борьбы с шумом при его возникновении и распространении в помещениях различной конфигурации и в свободной атмосфере, даны методы измерений и оценки.

Физические характеристики звуковых волн и источников звука

Любое нарушение стационарности состояния сплошной жидкой, твердой или газообразной среды в какой-то точке пространства приводит к появлению возмущений, распространяющихся от этой точки, которые называют волнами. В твердой среде могут распространяться продольные волны, в которых частицы колеблются вдоль направления распространения волны, и поперечные волны, в которых частицы колеблются в плоскости, перпендикулярной направлению распространения волны. Из уравнений движения твердой среды — уравнений теории упругости — следует, что любое волновое движение твердого тела состоит яз суммы продольных и поперечных волн.

В жидкости и газе могут распространяться только продольные волны, и любое волновое движение можно представить состоящим только из продольных волн, распространяющихся по разным направлениям. В диапазоне частот 16 Гц — 20 кГц, в котором колебания воспринимаются ухом человека как звук, — звуковом диапазоне — волны называют звуковыми. Колебания с частотами ниже 16 Гц называют инфразвуком, выше 20 кГц — ультразвуком.

Звуковое поле. уравнения акустики жидкости и газа

Изменение состояния среды при распространении звуковой волны характеризуется звуковым давлением р — превышением давления над давлением в невозмущенной среде в Па, плотностью среды р в кг/м8 и вектором скорости колебаний частиц среды в м/с. Область среды, в которой распространяются звуковые волны, называют звуковым полем.

Распространение волн в жидкостях и газах подчиняется нелиней­ным уравнениям аэрогидродинамики, уравнениям движения, неразрывности и состояния, точное решение которых представляет значительные трудности. Поэтому в акустике для описания звукового ноля используют приближенные уравнения, которые получаются при линеаризации уравнений аэрогидродинамики, что возможно для большинства реальных звуковых процессов Если частота звука не очень велика и распространение звуковых волн (звука) рассматривается на не слишком большие расстояния, то, как правило, можно пренебречь влиянием вязкости и теплопроводности. В большинстве случаев на практике звуковые поля являются безвихревыми (потенциальными), т. е. существует потенциал.

Потенциал скоростей и плотность среды, также удовлетворяют волновому уравнению в той части среды, в которой нет источников звука. Потенциал скоростей является удобным инструментом при решении многих задач акустики. Простейшими звуковыми волнами являются плоские. Скорость звука в воздухе при температуре 20 °С и атмосферном давлении 105 Па (нормальные атмосферные условия) равна 344 м/с. Скорость частиц среды в прямой волне связана со звуковым давлением. Из этого следует, что в точках, где давление положительно, частицы движутся в направлении распространения волны, а в точках с отрицательным давлением — в обратном направлении.

Отношение звукового давления к скорости частиц в плоской бегущей волне одинаково во всех точках. Оно называется волновым сопротивлением среды для воздуха при нормальных атмосферных условиях. К простейшим относятся сферически-симметричные волны, зависящие помимо времени только от расстояния. В отличие от плоских волн звуковое давление в сферических волнах убывает с увеличением расстояния.

Интенсивность звука. Плотность звуковой энергии. Звуковая мощность

Перенос энергии при распространении звуковой волны характеризуют вектором мгновенной интенсивности звука (плотности потока звуковой мощности). Его среднее по времени значение называют вектором интенсивности звука. Проекция вектора на нормаль к какой-либо площадки, равна мгновенному (среднему по времени) значению потока звуковой мощности через единицу площади данной площадки. В акустических расчетах часто рассматривают проекцию вектора интенсивности звука на какое-либо определенное направление, при этом индекс опускают. В случае гармонических звуковых волн, скорость частиц можно разбить на два слагаемых: первое из которых синфазно со звуковым давлением, а второе — сдвинуто по фазе на 90°. Другой энергетической характеристикой звукового поля является плотность звуковой энергии, равная усредненной по времени сумме потенциальной и кинетической энергии волны. Интенсивность звука и плотность звуковой энергии тесно связаны с величинами, определяющими физиологическое воздействие звука на человека.

Источник звука (излучатель) характеризуется звуковой, акустической мощностью, частотным спектром излучения и характеристикой направленности - Звуковой мощностью. Источником звука называют общую звуковую энергию, излучаемую им в единицу времени. Она определяется потоком интенсивности звука через замкнутую поверхность площадью S, окружающую источник звука. Большинство реальных источников излучают звук неодинаково в различных направлениях. Неравномерность излучения звука источником по направлениям характеризуют фактором (коэффициентом) направленности, равным отношению интенсивности звука, создаваемого источником в свободном поле в данной точке сферы, в центре которой он находится, к средней интенсивности звука на поверхности той же сферы.

Направленность излучения характеризуют также отношением интенсивности звука или звукового давления в данной точке пространства к интенсивности или звуковому давлению на оси излучателя на таком же расстоянии от последнего. Однако в технике борьбы с шумом эти величины используются реже.

Уровни величин

Интенсивность звуков, с которыми приходится иметь дело на прак­тике борьбы с шумами, изменяется в очень широких пределах — на 15 порядков (в 1016 раз). Кроме того, по закону Вебера—Фехнера раздражающее действие шума на человека пропорционально не квадрату звукового давления, а логарифму от него. Поэтому на практике пользуются уровнями в дБ.

Плоская гармоническая волна является периодической не только по времени, но и в пространстве. Период изменения волны в пространстве, в частности расстояние между двумя максимумами или двумя минимумами звукового давления в волне, называется длиной волны. В звуковом диапазоне частот с ростом частоты длина волны в воздухе изменяется от нескольких десятков метров до нескольких сантиметров. Средний по времени квадрат звукового давления в плоской волне в каждой точке среды. Интенсивности звука в направлении распространения плоской волны в плотность звуковой энергии. Скорость переноса звуковой энергии плоской волной равна скорости звука. Для описания гармонических процессов в комплексной форме в акустике широко используется понятие импеданса. Он определяется отношением комплексного давления к комплексной скорости и не зависит от времени. С помощью импедансом характеризуют излучательные свойства источников звука, звукоизолирующие свойства ограждений, свойства звукопоглощающих поверхностей и др. Обычно импеданс является частотно зависимой комплексной величиной, которая может зависеть и от места его определения. Интенсивность звука в данной точке среды можно вычислить через импеданс в той же точке.

Детерминированные и случайные процессы. Частотные спектры. Кепстр.

Звуковое давление может быть однозначно определимым в каждый момент времени или носить случайный неопределенный характер. В первом случае говорят о детерминированном процессе, во втором о случайном. Примером детерминированного процесса является шум воздушного винта, звук сирены. Периодические процессы, повторяющиеся через время, называемое периодом, являются детерминированными. Примером случайного процесса является шум воздушной струи. Совокупность детерминированных процессов может носить характер случайного процесса. Случайные процессы делятся на стационарные и нестационарные. У первых среднее значение и функция автокорреляции не зависят от времени, вторые этим свойством не обладают. Стационарный случайный процесс называют зргоднчным, если усреднение по ансамблю реализаций можно заменить усреднением по одной достаточно длинной реализации.

Встречающиеся на практике шумы чаще всего являются эргодичными стационарными случайными. Периодические шумы, стационарные случайные шумы и шумы, длящиеся конечный интервал времени, могут быть представлены в виде суммы (интеграла) гармонических шумов. Периодический процесс (колебание) в какой-либо точке среды разлагается в ряд Фурье. Постоянная составляющая для акустических процессов равна нулю. Гармоники имеют угловые частоты, кратные основной угловой частоте. Совокупность амплитуд и игральных фаз составляющих периодический процесс гармоник называется соответственно спектрами амплитуд и фаз. Если оба спектра известны, то можно полностью восстановить процесс. Обычно в практике борьбы с шумом достаточно знать спектр амплитуд, а фазы гармоник можно не учитывать. Величину называют средней мощностью периодического процесса, поскольку она однозначно связана с его энергетическими характеристиками. Если, например, звуковое давление, характеризует интенсивность звука в данной точке. Из теории следует, что средняя мощность периодического процесса равна сумме мощностей гармоник, из которых он состоит. Таким образом, справедливо энергетическое суммирование составляющих процесса по мощности. Начальные фазы гармоник никакой роли при этом не играют. Совокупность величин называется спектром мощности или энергетическим спектром Роодесса. Среднеквадратичное значение называется действующим или эффективным значением процесса. На практике встречаются почти периодические процессы, т е. такие, которые состоят из гармонических составляющих с некратными частотами. Эти составляющие не являются гармониками.

Детерминированные процессы, которые делятся конечный интервал времени (периодические и почти периодические такими не являются), могут быть разложены в интеграл Фурье.

Для таких процессов справедливо соотношение, означающее, что полная энергия процесса равна сумме энергий его составляющих. Поэтому величину называют спектральной плотностью энергии процесса или его энергетическим спектром. Стационарные случайные шумы нельзя разложить в ряд или интеграл Фурье. Тем не менее они могут быть представлены в виде совокупности гармонических составляющих, обладают спектром мощности — распределением мощности процесса по частоте. Средняя мощность стационарного случайного процесса так же, как и в рассмотренных выше случаях, равна сумме мощностей гармонических колебаний, из которых он состоит. При графическом изображении спектров мощности процессов по оси абсцисс откладывают частоту, а по оси ординат — спектр мощности или его уровень в дБ. Спектры периодического и почти периодического процессов являются дискретными линейчатыми, причем у первого, в отличие от второго, расстояние между соседними линиями кратны основной частоте. Спектры ограниченного во времени детерминированного и стационарного случайного процессов являются сплошными. Если процесс представляет собой наложение периодических и случай­ных процессов, то спектр имеет смешанный характер, т. е. состоит из наложения сплошного и дискретного спектров.

При исследовании шумов обычно разбивают рассматриваемый диапазон на полосы частот и определяют мощность процесса, приходящуюся на каждую полосу. Различают полосы с постоянной абсолютной шириной полосы и с постоянной относительной шириной. При этом в качестве основной физической характеристики процесса выбирают не значения мощности в полосах частот, а уровни мощности. Уровень мощности сплошной части спектра в полосе 1 Гц в дБ называют уровнем спектра. Уровни мощности дискретных составляющих процесса с частотами, лежащими в рассматриваемой полосе. Соотношением, в частности, определяют частотный спектр звукового давления в расчетных точках и спектр излучения источников шума — распределение излучаемой ими звуковой мощности по частотам. Пересчет спектра из узкополосного в широкополосный всегда возможен, обратное — только тогда, когда заранее известен характер узкополосного спектра (неизвестны только значения уровней).

Частотные спектры представляют в табличной или графической форме. В обоих случаях указываются полосы частот, в которых определяются уровни и значения последних. Полосы частот характеризуются шириной и средними частотами. При анализе случайных процессов в последнее время нередко используют неотрицательную функцию переменной, называемую кепстром. Причиной введения кепстра является то, что в отличие от функции автокорреляции он обладает следующим свойством: за исключением значения, кепстр близок к нулю для всех, если не имеется больших неоднородностей спектральной плотности. Поэтому по характеру кепстра непосредственно решается вопрос о том, есть или нет в исследуемом процессе гармонические ряды, что обычно затруднительно установить по спектральной плотности мощности или автокорреляционной функции.

Источники звука

Реальные источники звука, которые, как правило, очень сложны, обычно можно представить в виде совокупности простейших источников монополей, диполей, квадруполей. Другие простые источники, например октуполь, реже требуются для описания излучения шума реальными источниками, поэтому здесь они не рассматриваются. Гармоническим монополем называют источник звука, представляющий собой сферу, которая пульсирует (расширяется) гармонически по времени Радиус этой сферы мал по сравнению с длиной звуковой волны на данной частоте.

Монополь можно рассматривать также, как сферу с проницаемыми стенками, внутри которой попеременно создается избыток или недостаток (для гармонического монополя — гармони­чески по времени) вещества данной среды. Это количество вещества среды будет то выходить через стенки во внешнюю среду, то возвращаться. Объемная скорость полностью характеризует излучение звука монополем. Звуковое давление и радиальная скорость частиц среды определяются соотношениями:


где г — расстояние от центра источника (радиус).

Излучаемое монополем звуковое поле является расходящейся сферически-симметричной волной, в частности скорость частиц направлена по радиусу. В отличие от плоской звуковой волны скорость частиц не пропорциональна давлению, а связана с ним более сложной зависимостью. Скорость частиц состоит из двух слагаемых. Первое из них связано с давлением той же зависимостью, что и в бегущей плоской волне; оно уменьшается с увеличением радиуса. Второе слагаемое спадает быстрее. Оно сохраняется и в несжимаемой жидкости, когда вся среда движется синфазно и волны (звука) нет; первое слагаемое обращается при этом в нуль. Поэтому первое слагаемое называют волновым, а второе — неволновым. Расстояния, при которых неволновой член играет существенную роль, называют неволновой зоной (ближнее поле), а большие расстояния — волновой зоной (дальнее поле). За пределами неволновой зоны поле, излучаемое монополем, является локально-плоским (квазиплоским).

В пределах участков, больших по сравнению с длиной волны, но малых но сравнению с расстоянием от центра, его можно рассматривать как поле плоской волны, бегущей в направлении радиуса, амплитуда которой обратно пропорциональна расстоянию от центра. Это же справедливо и при одновременной работе многих монополей одинаковой частоты, расположенных в области, малой по сравнению с длиной волны — излучаемое ими поле такое же, как у одного монополя с суммарной объемной скоростью, если последняя не равна нулю. В частности, если это п одинаковых синфазных источников, то излучается мощность в п2 раз больше, чем мощность одного из излучателей в отдельности, ив п раз больше, чем сумма мощностей этих монополей. Этот факт имеет многочисленные приложения на практике; например, он означает, что монопольный источник излучает вдвое большую мощность, работая рядом с твердой поверхностью, чем находясь вдали от нее. Многие реальные излучатели работают как монополь, если их размеры малы по сравнению с длиной звуковой волны. Излучаемое поле и звуковая мощность определяются по создаваемой ими объемной скорости. Совокупность двух одинаковых противофазных морополей, расстояние между которыми d мало по сравнению с длиной волны, называют диполем.

Ось, проведенную от монополя qt к монополю q2, называют осью диполя. Простейшим дипольным источником является малая по сравнению с длиной волны сфера, гармонически колеблющаяся (осциллирующая) по оси диполя со скоростью и. Если к малой по сравнению с длиной волны области приложено одновременно несколько гармонических сил одинаковой частоты, то излучаемое поле совпадает с полем одной силы, равной их геометрической сумме. Сказанное объясняет широкое распространение дипольных источников шума — они возникают, когда к среде приложена сила (например, шум вращающегося винта, вихревой шум и т. д. ) или при колебаниях в среде тел, малых по сравнению с длиной волны. Диполь имеет «восьмерочную» характеристику направленности е максимумом на его оси. Это признак дипольного излучения. Интенсивность звука, излучаемого диполем, и его звуковая мощность очень быстро растут с увеличением частоты.

Диполь излучает звук гораздо менее эффективно, чем монополь. Квадрупольные излучатели представляют значительный интерес при борьбе с аэрогидродинамическими шумами. Квадрупольное излучение характерно для свободной струи газа, турбулентного пограничного слоя и т. д. Квадруполи могут быть продольными, поперечными и их комбинациями. Квадруполи образуются одновременно работающими близко расположенными диполями, различным образом ориентированными друг относительно друга. Формулы, определяющие излучаемое квадруполями звуковое поле и их звуковую мощность. Укажем только, что квадруполи излучают звук менее эффективно, чем диполи, а их звуковая мощность пропорциональна шестой степени частоты.

Волновой метод расчета распространения колебаний в одномерных неоднородных структурах

Для звукоизоляции и звукопоглощения часто применяю конструкции, состоящие из нескольких разнородных слоев, толщина одних соизмерима с длиной волны, другие — тонкие. Расчеты виброизоляции конструкций вызывают необходимость во многих случаях определять характеристики распространения продольных и других воли по стержневым конструкциям. Распространение плоских волн в воздуховодах переменного сечения также является примером распространения волн в плоских неоднородных структурах.

Эти и им подобные задачи могут быть рассмотрены, и различные характеристики распространения волн и механических колебаний определены единым методом с помощью матричных формул, коэффициенты в которых выражаются через параметры составных элементов неоднородной структуры. Преимуществом этого метода является то, что все коэффициенты и параметры, определяющие отражение и прохождение звуковых волн и механических колебаний в неоднородных плоских структурах, такие как коэффициенты прохождения и отражения, коэффициент поглощения, уравнения резонансных и антирезонансных частот и другие выражаются через коэффициенты матрицы структуры, единым способом независимо от вида структуры и типа волн. Это позволяет не выполнять расчеты для каждого вида структуры в отдельности. Коэффициенты матрицы неоднородной структуры определяются рядами, аргументами которых служат волновые параметры элементов структур. В отличие от метода четырехполюсников, в котором необходимо каждый раз заново находить аналитические формулы для каждой структуры в отдельности, в рассматриваемом методе такой расчет сделан один раз в общем виде, и для каждой конкретной структуры достаточно выписать соответствующие типы рядов, используя общие выражения для коэффициентов матрицы. Благодаря этому расчет упрощается, и можно проанализировать влияние отдельных элементов структуры на характеристики структуры в целом, а также быстро производить численные расчеты характеристик структуры.

Применение теории подобия и физического моделирования в вопросах борьбы с шумом

Моделирование с использованием законов подобия позволяет исследовать на моделях процессы в значительных по размерам сооружениях и машинах и найти их оптимальные параметры, по результатам единичного эксперимента получить количественные данные о процессах и необходимые количественные характеристики для целого класса подобных объектов при сходных условиях. При разработке мероприятий по борьбе с шумом чаще всего моделируют процессы распространения звука (моделирование помещений звукопоглощающих облицовок, глушителей шума, звукоизоляции) и источники звука (аэро- и гидродинамические, механические и электромагнитные). На сходных режимах соотношение между размерами помещения и длиной волны должно быть одним и тем же в натуре и модели. Не обязательно иметь одну и ту же среду в модели и натуре — иногда в модели удобнее применить фреон или водород, скорость звука в которых существенно отличается от скорости звука в воздухе.

Моделирование звукоизолирующих конструкций

При моделировании звукоизолирующих конструкций, модель должна быть подобна натуре. Если исследуется звукоизолирующая способность каких-либо элементов строительных конструкций, звукоизолирующих кожухов или кабин, то модельные испытательные камеры должны удовлетворять всем требованиям стандартов на сходственных частотах. Как однослойные, так и слоистые звукоизолирующие конструкции должны быть изготовлены из одних и тех же материалов, но все размеры изменены в соответствии с масштабом моделирования, а частоты изменены в соответствии с формулой. Тогда разность уровней звукового давления в камерах высокого и низкого уровня, отделенных друг от друга испытываемой конструкцией, на сходственных частотах будет в модели и натуре одинаковой. Источники звука должны находиться в сходных точках модели и натуры. Если исследуется передача звука по конструкциям, то необходимо правильно моделировать узлы примыкания. Уровни виброскорости будут в сходных точках модели и натуры отличаться на одну и ту же величину. Моделирование позволяет исследовать типы волн, затухание звука, его косвенную передачу и т. п. Рассмотренный метод моделирования предполагает, что коэффициент потерь материала конструкции мало зависит от частоты. Малая зависимость от частоты выполняется для большинства строительных и конструкционных материалов, если масштаб модели не слишком мал (1 : 5-5-1 : 20).

Моделирование аэродинамических источников шума

К аэродинамическим источникам шума, требующим испытании на моделях, в первую очередь относятся вентиляторы и воздуходувки. Кроме того, иногда необходимо моделировать шум технологических установок, установок для испытания изделий, звукообразование в элементах воздуховодов и т. п. Акустические процессы, сопровождающие работу аэродинамических установок, — это часть происходящих в них аэродинамических процессов, и для акустического подобия требуется прежде всего подобие процессов аэродинамических. Поэтому экспериментальные установки, предназначенные для модельных аэродинамических исследований, часто пригодны и для исследований акустических, если только их работа не сопровождается сильными посторонними шумами. При акустическом моделировании аэродинамических установок определяют следующие данные: звуковую мощность шума, излучаемого в окружающее пространство и в присоединенный воздуховод, спектральное распределение этой мощности, зависимость указанных величин от режима работы установки, пересчет полученных данных на натуру. Затем определяют необходимые мероприятия по шумопоглащению. Звуковая мощность зависит от параметров, определяющих геометрические свойства объекта, режима его работы, физических параметров среды и характеристик течения.

Моделирование гидродинамических источников шума

Помимо геометрического подобия областей, в которых имеется поток и происходит распространение звука, а также равенства безразмерных импедансов на поверхностях, ограничивающих область распространения звука, должно соблюдаться аэрогидродинамнческое подобие, что требует в первую очередь равенства чисел кавитации в модели и в натуре.

Кроме того, должно соблюдаться постоянство чисел Рейнольдса или должна быть обеспечена автомодельность течения, т. е. независимость картины линий тока и образования вихрей от числа Рейнольдса. В не слишком протяженных гидродинамических системах зависимостью картины течения можно пренебречь.

Моделирование механических излучателей шума

Модель излучателя шума и натура должны быть геометрически подобны друг другу. Необходимо соблюсти условие одинакового соотношения между размерами излучателя и длиной волны. Колебания всех точек излучающих поверхностей натуры и модели должны быть подобны друг другу, т. е. отношения колебательных скоростей в сходных точках модели и натуры должны быть равны друг другу, и между ними должны сохраняться на сходственных частотах одинаковые фазовые соотношения. Условие равенства фазовых соотношений для случайных шумов заменяется требованием сохранения подобия пространственных интервалов корреляции на поверхности излучателя в сходственных полосах частот. Это требование эквивалентно требованию подобия энергетических спектров колебаний в сходных точках модели и натуры — энергетический спектр скоростей частиц модели в постоянных относительных полосах частот должен получаться из спектра натуры простым сдвигом по логарифмической оси частот и увеличением (или уменьшением) ординат на одно и то же число в дБ. При соблюдении этих условий звуковые поля, создаваемые моделью излучателя и натурой в свободной атмосфере, будут подобны друг другу, т е. в сходных точках будут одинаковыми отношения скоростей частиц и давлений (хотя отношения давления и скорости в натуре и на модели могут отличаться из за разных значений), факторы направленности и разности уровней звукового давления или уровней интенсивности в сходных точках свободного звукового поля модели и натуры. Скорости частиц среды, прилегающих к поверхности излучателя, равны скорости на этой поверхности. Поэтому при изменении интенсивности излучения отношение скорости частиц в любой точке звукового поля к скорости на поверхности излучателя остается неизменным (при сохранении подобия и линейности процесса). В подобных звуковых полях отношения скоростей частиц в сходных точках звуковых полей равны отношению колебательных скоростей в любых сходных точках поверхности излучателей. Осуществить точную акустическую модель, подобную натуре, удается далеко не во всех случаях.

Моделирование механического шума

Механический шум машины можно моделировать следующим образом. Модель должна быть геометрически подобна натуре и сделана из тех же материалов. Частота вращения вала в модели должна быть обратно пропорциональна размеру модели т. е. окружные скорости вращающихся деталей в модели и натуре должны быть сохранены. Условия возбуждения звука должны быть одинаковыми. Воздух, окружающий модель, должен иметь те же плотность и температуру, что и в натурных условиях. При соблюдении этих условий общий уровень шума, а также уровни в сходственных полосах частот в сходных точках открытого пространства вокруг модели и в натуре будут одними. Наиболее сложно обеспечить одинаковыми в модели и натуре условия возбуждения звука. Для этого должны быть подобны все люфты и зазоры, параметры шероховатости всех трущихся поверхностей, состояние смазки и т. п. Поэтому очень сложно с помощью моделирования получить точный результат. Однако на модельных установках обычно можно разрабатывать мероприятия по снижению шума, исследовать физические процессы шумообразовання и получать сопоставимые сравнительные результаты.