基于统计能量法的核电站主控室空间吸声体设计优化
引言
引言
随着《中华人民共和国噪声污染防治法》的修订与实施，核电厂内噪声控制问题日益受到关注。核电厂内设备和管道产生的振动通过建筑结构传播，形成辐射噪声，不仅影响声环境，还对工作人员的健康构成威胁。传统减振降噪措施受安装空间和特殊环境要求的限制，效果有限。懿朵科技凭借其在振动噪声及可靠性服 务领域的深厚积累，通过应用统计能量法（SEA），对核电站主控室空间吸声体进行设计优化，有效解决了低频降噪难题。
一、研究背景
一、研究背景
1.1研究背景
核电厂内噪声问题主要源于设备和管道的振动，这些振动通过建筑结构传播，形成难以控制的辐射噪声。传统减振降噪措施在安装空间和特殊环境要求下效果不佳，尤其是低频噪声的控制更为困难。声学超材料在低频降噪方面表现突出，但其安装铺设、集成设计及宽频噪声抑制仍面临挑战。
1.2研究内容与方法
1.2.1研究对象与仿真模型
本研究以某核电站主控室为对象，构建了包括主控室内部空间、壁面与顶部、评价面及壁面振动速度激励的仿真模型。通过3D子系统描述主控室内部空间，2D子系统描述顶部与壁面，评价面用于评估人耳处的噪声声压级。
图1 仿真模型
1.2.2吸声体设计与仿真分析
懿朵科技采用了中低频和中高频两种空间吸声体，结合统计能量法（SEA），对吸声体的降噪效果进行仿真评估。GSEA方法通过将结构划分为若干能量子系统，分析子系统间的能量传递和分布，实现了高效、准确的声学仿真计算。
图2 中低频吸声体
图3 中高频吸声体
图4 吸声体吸声系数
二、仿真假设与基本原理
二、仿真假设与基本原理
为确保声学仿真计算的快速、高效和准确，本研究基于以下基本假设：
1. 系统能量守恒假设：假定系统内部及与外部的能量传递保持守恒，便于分析声能分布与传递。
2. 声学激励无关性假设：假定各子系统受到的声学激励相互独立，可按频率段分解处理，简化声场分析。
3. 系统结构简化假设：将复杂结构分解为多个子系统，并假定子系统间耦合关系为线性，降低计算复杂度。
图5 仿真分析流程
仿真结果与优化方案
1) 不同类型吸声体降噪效果
仿真评估了无吸声体、铺设中低频吸声体及铺设中高频吸声体情况下的声压级及降噪量。结果表明，中低频和中高频吸声体的组合使用，能够显著降低主控室内的噪声水平。
图6不同类型吸声体下主控室声场云图分布（315Hz）
2) 不同厚度与面积吸声体效果
进一步仿真了不同厚度（10cm、6cm、2cm）和不同铺设面积（10%、20%、30%、40%、50%）的中高频吸声体的降噪效果。结果显示，随着吸声体厚度的增加和铺设面积的扩大，降噪效果显著提升。
图7不同厚度中高频吸声体下主控室声压级频谱
3) 优化组合方案
通过对比不同组合方式的降噪效果，懿朵科技发现中低频吸声体与中高频吸声体的组合使用，降噪效果最佳，达5dB(A)以上，且降噪频带从低频到高频均有效。这一组合方案成为主控室降噪的首选方案。
三、结论与展望
三、结论与展望
1. 本研究进行了低频宽带的吸声结构设计，弥补传统材料低频吸声不足的缺陷，针对性解决核电站主控室的低频降噪问题。
2. 以核电站主控室为对象，使用统计能量法，建立大空间宽频噪声仿真分析流程及方法。
3. 通过仿真计算，优化空间吸声体的布置方案，并对比验证不同方案之间的降噪效果。其中中低频吸声体与中高频吸声体组合降噪达9.2dB(A)，降噪频带从低频到高频均有效，为主控室降噪首选方案。
