声学设计论文篇(1)

超声医学科研设计，基本与其他临床学科的科研设计相同。通常可分为两大类，一类为前瞻性，一类为回顾性。前者是既往初步作过或尚未作过的课题，作以预计性的研究，如研究一种新技术、新治疗方法对临床的诊断、治疗价值如何， 其结果可有实际应用价值，也可得出相反的结论。而后者是将过去所做的工作给予回顾性的总结评价。目前采用前瞻性研究更具有新的实际意义。

在作前瞻性的课题研究时，首先要立题，而立题一定要新颖，最好通过查新，以确定待作的这项研究，他人是否作过，如果多人已作过并已有了明确结论，自己再作则仅是重复他人的项目而无新的意义。当然，在实际工作中发现了与前人不同的结果，此时为了进一步深入研究，仍可立题，其结果可能是一项重大突破或发明。立题后，继之要对本课题作合理的设计，并且绝对要严谨。

在确定了具体的科研题目后，应按以下几点去做并固定不变。

研究对象：要恒定。包括病人、对照健康人（志愿者），某种动物或其他。这个栏目中，对人体最好不用“实验”两字，对动物或其他类可用“实验研究”。对所研究对象的年龄、性别、条件等应当一致且固定不变，特别在病人组与对照组间的性别、年龄要相当方可。

研究方法：要新颖。检测和治疗方法切勿全部重复他人所用的内容，并且应由专人、专机完成。例如技术熟练者与新参加工作者的技术条件不相同，其检测的结果则会出现人为的差异。又如仪器性能相差过甚时，所作结论会有一定的差异，否则作出的结论均一致，其可信性则值得考虑。

检测指标：要准确。选择容易观察和意义明确的客观指标。如观察胎儿脐带绕颈的时间，最好在分娩前，若距分娩时间较长，则其结果之可信性就不如分娩前。

若使其科学性强，检测的指标要有旁证，如检测诊断冠脉狭窄最好有冠脉造影结果的对比。诊断腹部某脏器之恶性肿瘤则应有手术病理或针吸细胞学的证实。这些在科研设计时应安排好。

研究结果：要有科学性。要按科研设计的目的研究和观察，得出结果以统计学的客观数据为结论，作为本项课题研究的结果最佳。

统计方法：设立对照组：要条件相似。为使结果更具有说服力，应设对照组，通过实验组与对照组的结果对比，分辨出处理因素与非处理因素对研究结果的差距。处理因素包括对病人的检测、治疗方法、剂量等，非处理因素包括社会、环境等。非处理因素在两组均相对一致时，例如，两组间的年龄、性别均一致，检测时期亦相同，如同在某一季节内等，其得出的结果才具有较高的科学性。

随机化：要客观。随机化即研究两种不同检测方法、治疗方法、用药方法等对检测或治疗结果的观察。随机化是保持实验组与对照组相对均衡的方法，即应用抓阄、抽签等方式。这并非按主观愿望挑选，而是被研究对象是从总体中随机抽取的，即每个对象都有同样的机会被抽到。

样本量：要大。样本量越大，其反映客观的真实性越大。病例组与对照组样本最好各在30例以上或再多些。如常见的病例在观察药物疗效时，最好 100～200例或更多，对照组也应有50～80例或更多。如果某种新疗法作鉴定性研究时，样本量应超过200例。有时大样本有一定困难，但应确保研究结果的科学性。样本少时，要求：

（1）个体间差异不大；

（2）两组间效应差异大（p＜0.01）时；

（3）严格控制非处理因素；

（4）罕见或少见病例，例数可少到10例左右；

（5）特殊疾病可个案报道。

2、撰写论文

将自己所做的各种研究，予以真实的、客观的作一总结和评价。但不应同于一般的工作总结。撰写时应重点突出、简明扼要，文字通顺、条理清楚、用词得当、数据可靠。一般论著不超过3000字（含图、表及参考文献），短篇和个案500～1000字，综述亦勿超过5000字为宜。

题目：立题应简明确切。通常20个字左右，最多不超过26个字为宜。应能准确的反映出论文的主要内容。

作者：一般论著不超过5人；综述1人，审校不应超过2人。

摘要：250字左右，并按结构式摘要撰写，即：

（1）目的：本项检测或研究的出发点。

（2）方法：所观察或检测的指标，如病人及对照组的数目、性别、年龄、病种，使用的仪器、探头频率以及采用的方法等。

（3）结果：检测或实验方法得出的具体效果或指标，对比数据，最后结果，以及对上述各项的附加解释。

（4）结论：本项目的观察、研究或检测后的总结性的定论。

关键词：凡有摘要的论文皆应标引关键词。关键词主要自文题中选取，不足时可自摘要或正文中选用。选自论文所研究的目的、对象和涉及的新技术等。

（1）定义：可直接表达论文要点、中心内容和特征的词。

（2）用途：提供检索窗口。

（3）数量：3～10个，一般3个。

（4）词性：名词或名词性词组、形容词性。而代词、介词、冠词、连词、情态动词等皆不能作为关键词。

（5）方式：按顺序排列成关键词索引。

（6）要求：用规范化检索语言，即主题词。应查阅中国医学科学院信息研究所编辑出版的《医学主题词注释字顺表》（Medical Subject Headings Annolated Alphabetic List.Me SHAAL）。当所用词未查及时，可用同义词、近意词或关联词，并可配用有关的副主题词，亦应查阅《Me SHAAL》副主题词字顺表〔1〕。

引言：应在250字之内。应概括简明的叙述立题的理论依据，研究思路与基础，国内外现状，并应明确指出本研究的目标。

材料与方法（资料与方法）：此部分是论文的基础和关键。评价论文主要看材料和方法的可信度和确定结果的标准。应写明病人、对照组、所用仪器种类、探头频率、检测的方法、药物名称（不用商品名）、剂量等。

结果：此段是论文的核心部分。研究和检测的最终目的，即所获得的结果。此部分可分别用文字、图表表示。可强调或摘要叙述本研究的主要发现。

声学设计论文篇(2)

围护结构的隔声设计分为空气声隔声设计及固体声隔声设计两部分,均包括隔声量的计算、隔声材料的选择以及隔声构造设计等内容。除理论计算外,经常需要进行隔声构件的实验室或现场测量,来确定其各频带的隔声量。

噪声控制的另一重要内容,就是针对厅堂建筑内部的噪声振动源进行控制。这些噪声振动源包括空调设备、给排水设备、变压器、某些灯光设备、舞台机械设备以及来自相邻房间通过空气及固体传声传入的噪声和振动等,都将对观众厅的安静造成干扰。因此,在建筑方案设计阶段,声学顾问就必须介入,以便审视建筑内部各种房间的平、剖面布置是否合理,尽可能在建筑设计阶段就将可能的噪声振动干扰减至最低。

此外,建筑声学设计的另一个重要任务就是进行室内音质设计。

音质设计通常包括下述工作内容：

一、确定厅堂体型及体量。为看得清楚、听得清晰,各类厅堂都有个长度的限制。厅堂的宽度会涉及到早期侧向反射声的组织,与音质的空间感有重要关联。厅堂的高度不仅影响竖向早期反射声的组织,而且影响早后期声能比和混响声能的大小及方向。厅堂的体积和每座容积都直接影响混响时间等音质参数。厅堂的体型更是关系到是否存在回声、颤动回声、声聚焦、声影区等音质缺陷。所有这些,都必须在初步方案设计阶段就提供建筑声学的专业意见。

二、确定音质设计指标及其优选值。根据厅堂的使用功能选择混响时间、明晰度、强度指数、侧向能量因子、双耳互相关系数等音质评价指标,并确定各指标的优选值,是音质设计的重要任务。这些指标及其优选值的选定,将为进一步进行音质参量计算和将来竣工后的音质测试提供目标和依据。

三、对乐池、乐台、包厢、楼座及厅堂各界面进行声学设计。厅堂的平面及各界面的形状、面积、倾角等以及乐池、乐台、包厢、楼座、音乐罩、反射板等都影响声脉冲响应的结构,从而对厅堂音质产生重要影响。因此,是否设楼座、包厢,设几层楼座、包厢,楼座和包厢的深度及开敞度多少为合适,栏板的面积与倾角多大较恰当等等,都属于建筑声学设计的范畴,都需由建筑师与声学顾问共同磋商,加以确定。乐池的形状和开口大小也直接影响乐队声能的输送以及乐队与演员的相互听闻。此外,是否设音乐罩或反射板,设何种形式的音乐罩和反射板等等,也都需要从建筑声学专业的角度提供咨询意见,并给出设计方案。四、计算厅堂音质参量。当厅堂的平、剖面及楼座、包厢、乐池、乐台等设计方案拟定以后,就可开始计算厅堂音质参量。通过音质参量的计算,提供设计反馈信息,以便对设计方案作出必要的修改与调整。这个过程有时需要反复进行多次,以便臻于至善。在此过程中,需要辅以平剖面声线分析、三维声场计算机仿真乃至缩尺模型试验等技术手段,才能做出较准确的预计。

五、进行声学构造设计。厅堂音质除了受前述建筑因素影响之外,还与室内装修材料与构造密切相关。因此,声学顾问还需与装修设计师密切配合,共同完成室内装修设计。声学装修构造设计通常包括各界面材料的选择和绘制构造设计图,需详细规定材料的面密度、表观密度、厚度、穿孔率、孔径、孔距、背后空气层厚度以及龙骨的间距等技术参数。

六、声场计算机仿真。对厅堂建筑进行仔细的声场分析和音质参量计算,有赖于声场三维计算机仿真。从这一点意义上讲,要进行成功的现代厅堂音质设计已离不开计算机仿真的辅助。

七、缩尺模型试验。对于重要的厅堂,除了计算机仿真外,通常还须建立一定缩尺比的厅堂模型,进行缩尺模型声学试验。缩尺模型试验优于计算机仿真之处,在于唯有它能对室内声波动效应做出仿真,而前者仅能在中、高频段,在几何声学的范围内提供较准确的仿真结果。此外,计算机仿真从本质上说是将声学家已知的声学原理输入计算机中,而缩尺模型则可较客观地展示厅堂中发生的实际声物理现象。目前,华南理工大学建筑声学实验室正在负责对在建的广州歌剧院作1∶20的声学缩尺模型试验,以确保该剧院建成后的高水准音质。

八、可听化主观评价。对于重要的厅堂,必要时还可在计算机仿真和缩尺模型试验基础上,应用先进的可听化技术进行主观听音评价。可听化技术是通过仿真计算,或者通过模型试验测量获得双耳脉冲响应,将之与在消声室中录制的音乐或语言“干信号”卷积,输出已加入厅堂影响的声音信号,供受试者预先聆听建成后的厅堂音质效果。这是近年发展起来的建筑声学领域一项高新技术。

九、建筑声学测量。建筑声学测量包括噪声与振动测量,围护构造隔声测量,重要材料与构造的吸声量测量以及厅堂音质参量的测量等。厅堂音质参量测量除了在工程竣工之后进行,以验证声学设计是否达标外,有时还需要在厅堂建筑主体完工,进入内部装修阶段时进行,以便为施工的最后阶段进行必要的设计修改与调整提供科学数据。

声学设计论文篇(3)

1 声景观的相关学科

1.1 园林美学

现代哲学将美学定义为在认识艺术、科学、设计、哲学中认知感觉的理论和哲学。园林美学是应用美学理论，将美学中的理论运用于园林学科，是研究园林艺术美学特征和规律的学科，它是园林学、艺术学、文学、建筑学、生态学多种学科交叉和社会生活的综合性学科。园林美包括自然美、艺术美、人文美，而声景观作为园林景观的重要组成部分，同样也具有这些美学特征。

1.2 环境心理学

环境心理学是研究环境与人的心理和行为之间关系的应用社会心理学领域，又称人类生态学或生态心理学。通过了解人与环境的相互关系来更好地解决人与自然或社会环境的和谐相处问题。而声景观同样涉及到相关的问题范畴，声音是环境中的一部分，声音会受到环境的影响，它的发挥离不开特定的环境；环境又包括了声音的环境，处于一定环境中的声音具有它的独特地域环境特征。

1.3 生理学

随着社会的高速发展，人们的生活节奏加快，越来越多的人们由于生活压力过重引发多种生理或心理疾病，优美的声音在某些方面能够对人们的健康生活起到良好的促进作用。医学研究表明，声景中产生的声音能起到一定的保健和治疗作用，这种声音能调节人的呼吸、血压等生理活动，调节人们的新陈代谢，从而增强人的免疫力。比如有些高级疗养所一般会选址在环境优美、生态环境好的地方，这样使人们能更好的调节和恢复。

2 声景观在不同区域的设计应用

2.1 景区声景观

景区声景观需要注重旅游者与旅游环境之间的互动关系，提供旅游者更好的体验环境。因为旅游环境具有自然特征和人文属性，可以将景区声景观划分为自然景区声景观和人文景区声景观。

（1）自然景区中的风声、水声、虫鸣声、鸟叫声都是声景观设计重要的构成要素，这个区域通常是采用对自然界本来的声音进行保护或引入，来创造一种天然的生态环境。（2）人文景区包括以历史文化遗迹为主要景观的传统旅游景区和根据特定文化主体复兴或新建的新型人造景区，人文景区声景观设计非常注重声景观与景区文化核心思想保持统一，所以在声景观设计最主要的是要突出其文化主题。

2.2 社区公园声景观

公园声景观设计应与公园的自然、历史、风土人情等要素相对应来进行设计，并且要与视觉景观相互协调。而社区公园按照区域特征分为以下几个片区：

（1）安静休憩区：这一区域主要是放松身心，贴近自然的。所以在这片宁静的区域，一般会培育丰富的自然声要素，引入自然的声音，比如虫鸣鸟叫声、潺潺流水声、风吹树叶声等。（2）热闹嬉戏区：这一区域空间开敞，主要用作人们聚会、儿童嬉闹的场所。声景观一般是比较热闹、充满活力的，可以在这一区域对自然声做一定减法，突出比较生活化的声音。（3）丰富娱乐区：这一区域主要是人们的活动中心，设置有室，定期会有一定的表演活动的场所，它的声景观是具有热情的、人工化的。（4）嘈杂喧嚣区：这一区域一般位于公园的外缘，往往充斥着嘈杂的人声、车声。它是一种比较消极、负面的声音。一般会尽量的去除或限制，比如设置可修建的绿篱，隔离或消弱不友好的声音。

2.3 居住区声景观

根据居住区的声环境要求，我们一般采用以下两种方法进行声景观设计：

（1）隔绝交通噪声、疏散生活噪声。适当的封闭居住园区，使外来人员或者社会车辆不能随意进入；更可能多地设置绿色植被，吸收阻隔噪声；将商业设施设置在园区。（2）引入自然声、水声。比如设置假山、溪流、喷泉等，让久居城市的人们感受自然的气息。

2.4 学校声景观

校园作为一个公共空间，主要的活动群体是学生和老师，是比较特殊化的服务人群，而且学校的各种声音非常丰富，可以充分利用这些人文资源、声资源。

（1）校园是注重人文内涵的场所，在园区内适当的设置先烈雕像、景观雕塑等，充分利用这些无声的声景观，将其与声音相结合创造优秀的声景观，发挥教育与审美功能。（2）校园的绿化条件良好，在培育或引入自然声时，要为教学区和宿舍区考虑设置适当的隔离区，以免影响教学活动和学生休息活动。

声学设计论文篇(4)

关键词：声线追踪法； 虚声源法；声线束追踪法；有限元法

 

    准确地预测房间的音质效果一直是建筑声学研究者追求的理想，谁不想在设计音乐厅图纸时就能听到她的声音效果呢？一百多年来，人们逐渐发现了一些物理指标，并揭示了它们与房间主观音质的关系，包括混响时间RT60、早期衰减时间EDT、脉冲声响应、清晰度指数等等。音质参量预估是室内声学设计的关键。目前，人们采用经典公式、缩尺比例模型、计算机模拟来预测这些参数。

    室内声学的复杂性源于声音的波动性，任何一种模拟方法目前都不能获得绝对真实的结果。本文在参考研究国外计算机音质模拟文献的基础上，对室内声学的主要模拟方法进行汇编和总结，以便深入地了解计算机辅助建筑声学设计的基本原理、适用性和局限性。

 

1、比例缩尺模型模拟和计算机声场模拟

    自塞宾时代起，比例缩尺模型就在室内声学中获得应用，但模型比较简单，无法得到定量结果。20世纪60年代，模拟理论、测试技术等逐渐发展完善，进行大量研究和实践后，比例模型在客观指标的测量方面已经基本达到了实用化。现在，声源、麦克风、模拟声学材料已经可以和实物对应，仪器的频带也扩展了，在模拟混响时间、声压级分布、脉冲响应等常用指标已经达到实用的精度。

    比例模型的原理是相似性原理，根据库特鲁夫的推导，对于1:10的模型来讲，房间尺度缩小10倍后，如果波长同样缩短10倍，即频率提高10倍时，若模型界面上的吸声系数与实际相同，那么对应位置的声压级参量不变，时间参量缩短10倍。如10倍频率的混响时间为实际频率混响时间的1/10。然而，很难依靠物理的手段完全满足相似性的要求。空气吸收、表面吸收相似性的处理是保证模拟测量精度的关键。比例模型是现阶段所知唯一能够较好模拟室内声场波动特性的实用方法，可是由于模型制作成本较高、需要利用充氮气或干燥空气法降低高频空气吸收、模拟材料吸声特性难于控制的因素，这种方法存在很大的局限性。

    随着软件技术的发展，使用计算机进行声场的模拟研究成为现实。从数学的观点来看，声音的传播由波动方程，即由Helmholtz 方程所描述。理论上，从声源到接收点的声脉冲响应可以通过求解波动方程来获得。但是，当室内几何结构和界面声学属性非常复杂时，人们根本无法获得精确的方程形式和边界条件，也不能得到有价值的解析解。如果对方程进行简化处理，所得到的结果极不精确，不能实用，完全利用波动方程通过计算机求解室内声场是不可行的。实用角度讲，使用几何声学的声线追踪法和镜像虚声源法，通过计算机程序可以获得具有一定参考程度的房间声学参数。但由于忽略了声音的波动特性，处理高频声和近次反射声效果较好，模拟声场全部信息尚有很大不足。近年来，使用基于有限元理论的方法模拟声音的高阶波动特性，在低频模拟上获得了一些进展。

 

2、几何声学模拟方法

    几何声学模拟方法借鉴几何光学理论，假设声音沿直线传播，并忽略其波动特性，通过计算声音传播中能量的变化及反射到达的区域进行声场模拟。由于模拟精度不高，而且高阶反射和衍射的计算量巨大，因此，大多数情况是使用几何方法计算早期反射，而使用统计模型来计算后期混响。

 

2.1 声线追踪方法

    声线追踪方法是从声源向各方向发射的“声粒子”，追踪它们的传播路径。声粒子因反射吸声不断地失去能量，并按入射角等于反射角确定新的传播方向。

    为了计算接收点的声场，需要定义一个接收点周围的面积或体积区域来捕获经过的粒子。无论如何处理，都会收集到错误的声线或丢失一些应有的粒子。为了保证精度，必须有足够密的声线和足够小的接收点区域。对于一个表面积为10 m2 的房间中传播 600ms 的声音，至少需要100,000条声线。

              

声学设计论文篇(5)

〔关键词〕余笃刚;声乐艺术’理论研究’学科建设

余笃刚（笔名余铨、余矿丁）先生是我国著名艺术理论家、声乐艺术教育家、音乐文化专家、湖南师范大学音乐学院教授、硕士研究生导师，曾担任湖南师范大学音乐系副主任、湖南省高等学校高级职称艺术评审组副组长、中国音乐家协会音乐教育委员会委员、中国音乐教育协会声乐学术委员会副主任兼秘书长。余笃刚先生长期从事声乐艺术教学与理论研究，终生致力于当代声乐艺术理论的研究，策划与主编多种声乐艺术理论书籍，在艺术理论、语言学、声乐美学、声乐创作学、声乐文学、声乐表演艺术学等多个领域均有突出的成果并处于全国领先地位，发表了大量系列论文、专著，主编声乐艺术教育系列丛书，多次获得教学、科研成果奖。在以上领域，余先生专著和主编的系列丛书已经蜚声中国音乐教育界，迄今为止整理策划出版的书籍有50余部，总计400多万字，是我国卓有建树的声乐艺术理论教育家和音乐文化专家。对余笃刚先生在当代中国声乐艺术理论研究和学科建设创新等方面取得的丰硕成果进行梳理，具有十分重要的现实意义和深远的历史意义。

一、开拓和创新当代中国声乐艺术理论教育

余笃刚先生，祖籍江苏武进，1935年11月生于天津，自幼长在北京，少年时代随父母来到湖南，1957年大学毕业于湖南师范学院中文系，后留校任教，担任《文学概论》《语言学概论》等课程的教学，同年参加筹备和组建湖南艺术学院音乐系，后因两校合并入湖南师范学院艺术系工作，直至湖南师范大学音乐系退休。1950年代，余先生就是一位多才多艺的文艺青年，大学在校期间和留校任教后更是文艺活动积极分子和大型活动策划者、组织者。五十年代末六十年代初，曾组织参与当年师范学院师生“红旗”文工团排演大型歌剧《红霞》《洪湖赤卫队》《三月三》《红鹰》等在省内巡演。七十年代初开始，余先生主笔湖南省中小学教师参考用书《歌唱基础知识》，供全省音乐教师使用。1980年至1993年间，余先生先后以笔名余铨出版《歌词创作简论》（上海文艺出版社，20万字，首印发行6万册）、《声乐语言艺术》（湖南大学出版社，28万字，2000年湖南文艺出版社修订再版，先后发行数十万册）、《声乐艺术美学》（高等教育出版社，30万字，2005年人民音乐出版社修订再版）等专著。其中，《歌词创作简论》当年受出版社邀请去上海为全国歌词创作爱好者举办讲座；《声乐语言艺术》一书的出版为我国高等艺术院校的声乐专业创立了一门崭新的学科课程，填补了学术空白，“声乐语言艺术”一词也悄然流行，国内至今一直沿用此书作为教材，这是教学成果的结晶；《声乐艺术美学》一书是我国声乐艺术美学方面第一部理论专著，开辟了声乐艺术美学研究的先河，该书出版后很多论述和观点被国内有关声乐理论文章和著作多次引用，在学术界和音乐界影响很大。1994年开始，余先生整理策划并主编“声乐艺术教育丛书”出版。其中包括“声乐教学曲库”和“声乐教学文库”两大系列（以下简称“曲库”和“文库”）。余笃刚先生作为“曲库”的实际策划人和主编执行者，在1995年至2005年间，召集中央、中国、天津、武汉、星海等专业音乐学院及首都师范大学、西南师范大学、东北师范大学、山东师范大学、湖南师范大学、辽宁师范大学等师范大学音乐学院教师参与，遴选包含中外各种语言和各种声乐艺术形态的歌曲作品，共计16大卷40分册（其中中国作品8卷，外国作品6卷），写作教学总论与演唱提示总计300余万字，陆续由人民音乐出版社出版发行。余先生亲自撰写导言和总序，并撰写部分内容，全程由余先生统稿。1999年开始，为了适应高校声乐艺术学科专业发展，提高声乐理论水平，全面对接声乐学科的教学、创作、表演、鉴赏之急需，余先生又策划和主编“文库”的出版工作。“文库”于2001年至2005年间先后由人民音乐出版社出版发行。其中有《声乐学基础》（石惟正著）、《声乐艺术心理学》（邹长海著）、《声乐艺术美学》（余笃刚著）、《西方声乐艺术史》（管谨义著）等。这批声乐理论专著的问世，支撑起我国声乐理论研究的整体构架，为进一步务实高效地培养声乐艺术人才奠定了重要的学术理论基础。2004年间，他主编全国高师统编教材《声乐基础教程》（人民音乐出版社，31万字，分上下册），亲自撰写17万字并为全书统稿。同年被选为中国音乐教育协会声乐学术委员会副主任，分工主管声乐理论研究与教材研究。2005年他又参编王耀华主编的《音乐学概论》（高等教育出版社，72万字），撰写了其中的《音乐表演艺术学》（第五章，6万字）。2004年至2015年间，为了从声乐艺术本体和相关依存体的关系出发去构架声乐学科的创新体系，“声乐艺术教育新学科丛书”系列工作陆续展开。它将以音乐学的分支学科和多学科交叉，形成相对独立和较为完备的新学科体系。诚如丛书总序中所言：“声乐艺术实践的深入必然激发理论的探究，它不仅是艺术理论的责任，更是人类审美意识与建设的追求。理论本就落后于实践，这就更需要声乐的理论建设，在异彩纷呈的声乐世界中梳理出客观的规律来。这不仅是一般发声的歌唱知识，它是审美哲学、审美文化学、审美生理学、审美心理学、审美形态学、审美表演学、审美教育学，乃至声乐美学与声乐史学——所有相关学科与不断的声乐实践的交叉融合，是责无旁贷的理论建设使命。”①余先生策划多种选题并亲自为专著书稿校对、修改，撰写总序和主编识语。新学科丛书由余先生全程统稿，并在广泛开拓研究领域和创建声乐艺术理论体系的实践中率先垂范。其中《声乐语音学》（郑茂平著）、《声乐文化学》（郭建民著）、《艺术歌曲概论》（王大燕著）、《声乐教育学》（蔡远鸿著）、《民族声乐学》（徐敦广著）已先后由上海音乐出版社出版发行，部分著作也即将面世。笔者是余先生的学生，多年跟随余先生豁然发现：余先生的当代声乐艺术理论建设研究结出了累累硕果，令人惊叹不已！首先是时间跨度长：几乎是近五十年、横跨半个世纪；其次是学术范围广：其研究涉及了声乐本体及相邻交叉学科中的多个传统学科及新学科；第三是艺术成果丰硕，鸿篇巨制，洋洋洒洒。像“声乐艺术教育丛书”和“声乐艺术教育新学科丛书”的组织编撰出版等，都是复杂而细致的声乐艺术教育研究系统工程，更是一个新时期较为全面涵盖声乐教学曲目建设和声乐各学科之间系列理论的艰巨工程。经过这几十年的不懈展望和卓越追求，余先生为当代中国声乐艺术领域开拓出了一片崭新的天地，引领了当代中国声乐艺术教育理论航向，最终初步建立和夯实了中国声乐教学的曲目体系和理论研究体系。这一具有里程碑意义的学术工程，必将载入当代中国声乐艺术的历史史册！余先生的理论建设研究成果，为我国当代声乐理论建设的艺术宝库，增添了极为宝贵的财富，也产生了极为广泛而深远的影响。

二、领航和引跑当代中国声乐艺术理论研究

改革开放前，我国的声乐教学，大都是师傅带徒弟的口传心授式的教学模式，缺乏较为系统的声乐艺术理论资料，少量“如何唱好歌”之类的零星读物及心得体会式的论文，不足以支撑起一个完备的学科理论体系。即便是改革开放以后的20世纪末前，系统的声乐艺术理论专著仍然是屈指可数。故而在当时的中国高校，声乐教材建设特别是声乐理论教材建设远远滞后于声乐艺术学科的发展，声乐教学好像无理论可寻，只要唱好歌就行了。“纵观那些已出版的声乐技法理论著述，包括散见于各个历史时期期刊、杂志发表的声乐表演和声乐教学等方面的学术成果，的确，有不少颇有见地和深度，然而，仔细阅读起来，其中大多谈及的却是歌唱心得或表演艺术经验总结，极少见到超出声乐艺术本体的研究成果。”②所以，当中国当代声乐艺术研究领域呼唤较为系统的学科教材建设和学术理论研究成果，甚至期待有一位领军人物的出现时，余笃刚先生将历史的重任担在了自己肩上。在学术上，余先生与其同仁们达成了共识：全方位为我国高校当代声乐艺术教育发展与声乐教学提供全新的科学理念，在高校声乐教师内部自身理论认识上深入提升积极性和创造性，在声乐艺术理论研究上努力开拓更广阔和深远的视野，在声乐艺术理论与艺术实践的结合上更加明确互动结合的研究方向。如余先生早年的专著《声乐语言艺术》。他从学生在唱歌语言上的问题与束缚，感受到了“语言艺术”在歌唱中的重要性以及对学生歌唱水平提高的紧迫性。故以“声乐语言艺术”概念为核心抓手，对声乐演唱中语言的艺术特征、发音发声、语言基础、依字行腔、语调色彩、情感体现、形象塑造、艺术风格等展开了全面讨论和论述。在谈及歌唱各种学派时，余先生认为语言是文化的产物，而语言作为文化构成的核心要素，它是观念产生的源头，也是审阅方法及其审美形成的源泉。声乐各种学派归根到底其实就是语言的学派，所有的学派都讲求语言的纯粹与诗意表现。意、法、德、俄等各声乐学派的特色也都是源于语言。从声乐语言的角度看待歌唱艺术，就必须要做到声乐语言高度的准确性、鲜明的形象性、丰富的音乐性和强烈的动作性。同时，声乐艺术美的语言创造必然要突显辞章的诗情美、曲调的旋律美和演唱的声腔美。这些理论研究成果为后续的声乐艺术研究方向奠定了坚实的基础。余先生另一部专著《声乐艺术美学》的写作，是一项没有任何借鉴的工作，必须从全新的视角进行探索。该书从艺术哲学、艺术心理学、艺术形态学等视角，以系统论和比较学的方法，去整体研究、阐述声乐艺术美的总体构成。不仅从宏观的视野阐明它的本质特征，探讨其美的构成规律及其审美功能，还以微观的触角分别深入其各构成要素，剖析它文学的、曲调的、演唱的本体美特质与从属体的依存性特征。除了从美学的角度考量外，还需从歌唱音响的资料中挖掘感性材料，完成理性与感性的结合。《声乐艺术美学》是我国第一部作为音乐美学分支学科全面系统阐述声乐艺术美学的专著。该书除“导论”外,共分四篇十三章。首篇开宗明义，以综合性、集体性、时间性、听觉性、形象性、语义性、口头性、表情性八大声乐艺术特征高度概括和凝练了声乐艺术美的本质特性，并分别从各种特性中延伸出其分支特性；续篇在音乐文学的本体构成、诗化的文学性与可唱的音乐性上铺陈阐释，展开了对音乐文学论的理性分析；第三篇在旋律美、节奏美及和声美的探讨中，揭示了曲调内在美的规律；末篇在音质、字音、行腔的演唱论上充满了对二度创作实践美的遐想。如前所述，余先生率先研究的个人声乐理论成果，包括“曲库”“文库”“声乐艺术教育新学科丛书”等的先后出版，为高校声乐艺术教学增添了丰富的营养和后劲。迄今为止，因为有了系列声乐理论研究成果和教材作为支撑，声乐学科建设日新月异，全国已有多所高校可招收声乐硕士研究生和博士研究生。学术恍如逆水行舟，不进则退。假如没有像余先生这样的领头羊带领大家进行理论探索和科学研究，进行学术拓展和著书立说，中国高校的声乐理论研究和教学将会原地踏步，止步不前！余笃刚先生的成就已被全国同行普遍公认，无愧于当代中国声乐艺术理论教育研究的领航者和引跑者。

三、规划和设计当代中国声乐艺术理论实践

高校是实施高等教育和人才培养的地方，这是时展的需要，更是声乐艺术本身生存发展的需要。高校教材建设尤其是教学曲目建设在高校声乐教学中显得尤为重要。余先生声乐理论研究成果“文库”和“声乐艺术教育新学科丛书”的出版，在一定程度上缓解和改变了声乐理论研究的窘境与声乐理论体系建设的欠缺，“曲库”的陆续出版，又是他在声乐艺术理论实践的规划和设计中，尤其是在我国声乐艺术教育事业的教学曲目建设上规划的一个新里程。他完成了中国当代高校声乐艺术教育教学曲目建设的一次华丽设计。从“曲库”的整体构架和布局看，它不仅在时间上的序列性和空间上的跨越性方面全面、完备，更在丰富中国当代声乐文化宝库中凸显意义。首先，它突出了教学系统性。“曲库”每卷由“教学总论”“教学曲目”和每首曲目的“教学演唱提示”组成。它不仅进一步规范了教学内容，为曲目的教学针对性确立科学体系，也适宜不同唱法的教学要求，在相应声乐体裁范围内广泛选择。此外，还根据不同的教学特点，介绍了可供参考的教学方法与规律，为教育教学提供了启发性的指导。其次，它体现了文献史料性。这是一部文献式的系统教材，“曲库”分为中国作品八卷：《中国民间歌曲选》（上、下册）；《中国歌剧曲选》（上、中、下册）；《中国古代歌曲、戏剧、曲艺唱腔选》（上、中、下册）；《中国艺术歌曲选》（1920—1948）上、下册，（1949—1965）上、下册，（1967—1977）上、下册，（1978—1995）上、下册。外国作品六卷：《外国民间歌曲选》《外国歌剧曲选》（上、下册）《外国艺术歌曲选》（十七至十八世纪）上、下册，（十九世纪）上、下册等。“曲库”基本上是以十年为一个时间段，以上、下册的形式收录每个十年的精华曲目。这样不仅便于演唱者查找曲目，也记载了每个时代丰富多彩的点点滴滴。每首声乐作品都是历史时段的时代强音和创作成果，它抒写和记录了中国声乐艺术创作的发展历程。第三，它具有可欣赏品鉴性。“曲库”中的作品既有喜闻乐见脍炙人口的民间杰作，也有在声乐艺术发展史上产生过重大影响的经典佳品。从文化层面来看，不仅要求掌握声音的技能技巧，还要在声腔情感的相互融通中，不断提升学生的整体文化素质。同时，让学生在多种形态的声乐领域中，欣赏、品评不同声乐作品的艺术魅力。这不单是声乐教育素质培养的需要，也为他们以后承担承上启下的声乐教学历史重任奠定重要基础。第四，它还具备与时俱进性。一方面，余先生先后组织动员了全国十六所音乐院校和师范院校音乐学院（系）参编撰稿，吸纳了近三百名音乐教师积极参与研究创作。这种与时俱进、团队合作的艺术新模式，不仅打破了闭门造车、文人相轻的封闭局面，也加强了全国高校音乐教师彼此间的学术交流与合作，凝聚了学术合力，有效拓展了大家的研究思路，大大增加了书籍的含金量。其深远的意义在于为中国声乐艺术研究注入和补充了新鲜的血液，培养和造就了一大批理论研究的后备军。另一方面，不断收录的新的经典曲目，又为系统化系列编撰打下了基础。“曲库”的出版为高校声乐曲目教学逐步向着更加规范化、系统化及曲目风格多样化的目标迈进。“曲库”的编撰可谓用心良苦，凝聚着余先生的心血，也是余先生汇聚全国众多高校声乐教师开创集体教学、研究、创作、编撰及出版的一个经典范例。

四、促进和集成当代中国声乐艺术理论建设

《声乐语言艺术》《声乐艺术美学》、“曲库”“文库”“声乐艺术教育新学科丛书”等专著、丛书的出版发行，具有十分重要的现实意义和极其深远的历史意义。它使中国声乐艺术的理论建设有了一个从无到有、从少到多、从旧到新、从量到质的进步和整体发展。余先生及其同仁们使中国当代声乐艺术的理论与实践研究充满前景，更充满希望，并为当代中国声乐艺术的理论建设与实践描绘了一幅充满憧憬的宏伟蓝图，余先生自然也成为当代中国声乐艺术的理论研究和实践研究的伟大促进者和集成者。笔者以为，在当代中国声乐艺术理论建设领域，余笃刚先生如被称作是教育教学的开拓者和创新者、学科研究的领航者和引跑者、声乐实践的规划师和设计师或是理论建设的促进者和集成者，甚至人才培养的革新者和指路者等都是当之无愧的。如果在当代中国声乐艺术理论建设历史进程中，要综合分析余笃刚先生学术特点的话，那就是“三个结合”：即“学科建设的学科性与系统性相结合”“学科建设的理论性与实践性紧密结合”“学科建设的继承性与创造性相结合”。有如余笃刚先生在“声乐艺术教育新学科丛书”之《声乐语音学》的主编识语中所言：“声乐作为人声音响的歌唱艺术，是语音与乐音的融合……艺术作为科学，有永无止境的研究范畴。声乐作为艺术，不仅有它在实践中的审美追求与创造，也随着时代的发展，探究人类嗓音的艺术奥妙。这本书试图将声乐中的语音作为一种运动形式，解析它在歌唱中的来龙去脉，让歌唱者们在艺术实践中充分发挥音乐化语言的艺术魅力，也让学习与研究者们掌握其中的科学原理。”③这段话正好可以看作余先生作为声乐艺术理论研究者的心灵感悟，也可以看作是余先生对声乐艺术理论建设不断追求的心路历程。在余先生这位82岁老人的全部生活中，书籍占着十分重要的地位。他被人们称为“爱书如命”的人。如今年事已高的余先生每天还在坚持不断地读书创作，并有一种发自内心的快乐体验和幸福感。他不愧为一位对我国声乐艺术的理论建设有着突出贡献的老艺术理论家、老教授！一位德高望重的好老师!期待余先生正在撰写的《声乐表演艺术学》早日付梓，继续为中国当代声乐艺术理论的建设和发展贡献余热！衷心祝愿余先生学术生命之树常青！衷心祝福余先生及其夫人段玲老师生活愉快，健康长寿！

注释：

①《声乐艺术教育新学科丛书》系列丛书[M].上海音乐出版社，

②郭建民.声乐文化学[M].上海音乐出版社，2007,8

③余笃刚.声乐语言艺术[M].湖南文艺出版社，2000,6

参考文献：

[1]余笃刚.声乐语言艺术[M].湖南文艺出版社，2000,6

[2]余笃刚.声乐艺术美学[M].高等教育出版社，1993,5

[3]郭建民，刘燕.当代中国声乐艺术理论研究的先行者[J].当代音乐,2015（3）1-2,5

[4]刘燕.余笃刚声乐理论成果研究[D].辽宁师范大学硕士学位论文，2011

[5]王轶书.《声乐艺术美学》将推动声乐艺术蓬勃发展[J].中国校外教育,2010（S2）

声学设计论文篇(6)

    论文摘要：论文根据环境工程专业学科的特点，以环境工程专业的知识体系为背景，从多媒体教学手段、工程实践、 考试 改革三个方面对《环境物理性污染》这门课的教学方法进行了改革。通过授课实践：学生普遍喜欢这授课方式，课堂气氛活跃，极大的激发了学生学习专业课的热情，课堂教学效果显著。 

 

引言 

 

《环境物理性污染》是环境工程专业的一门专业选修课。通过本课程的学习，使学生掌握环境物理性污染的一些基础知识，掌握噪声控制的基本原理及控制方法，了解环境噪声评价的基本方法[1]。使学生在噪声控制基本理论的基础上，能针对不同的噪声污染情况提出合理有效的治理措施和方案。怎样把这门工程实践性强、理论知识难于理解的课程很好的传授给环境工程专业的学生成为教学过程中的一个关键，那么《环境物理性污染》的教学设计就显得尤为重要，我在教学中主要在多媒体教学手段、学生的工程实践能力和考试改革三个方成进行了教学改进和实践，并把教学中的方法和体会 总结 如下。 

 

1、在环境工程专业的知识体系的大背景进行课堂教学 

 

《环境物理性污染》一定要在环境工程专业的知识体系的大背景进行课堂教学，一方面可以避免环境工程专业各门课的孤立教学，对一些专业交叉的知识重复讲授，使学生觉得好多知识都在重复的学习，造成教师授课的尴尬，教学效率低。比如：噪声的测量这一节，环境监测、环境评价都涉及到这一方面的知识，那么在讲到这一节时就应注意到不要知识的重复，要区别于那两门课，要有侧重点；另一方面明确环境工程各门课之间的区别与联系，使所授的课程承前启后，避免了教师在授课的过程跑题，忽略课程的内在联系。与《环境物理性污染》这门课相关的课程有大学物理、环境监测、环境评价、环境监测认识实习及毕业设计等，讲授本课首先应以大学物理、环境监测为基础，对于基本原理及公式讲解要透彻，由浅入深，也要为后续课程如：环境评价及毕业设计打好基础，在课程中进行相关知识的渗透。另外还应结合环境监测认识实习中有关物理污染的实习内容，把同学们实习过程中对于噪声、辐射及振动等污染进行实际监测的亲身体会与理论知识结合起来，在实践的基础上进行深入的教学，例如：学生在环境监测实习时，我从站里借出多功能噪声分析仪，给学生简单的讲解怎样使用和监测噪声污染的一些基本知识后，让学生对噪声进行简单的测量，这样学生会产生很多关于噪声的疑问，在上噪声课的时候他们就会带着问题听课，注意力和学习兴趣就会大增。对专业理论的理解更加清晰、透彻，实现认识、实践、再认识的学习过程，真正理论联系实践。 

 

2、充分利用多媒体教学手段丰富课堂 

 

多媒体在教学领域的广泛应用、无疑是教学手段 现代 化的标志，是对传统教学模式“粉笔加黑板”的革命，应用多媒体教学使教学形象生动，声形并貌，使单板的课堂鲜活起来，但是每一种新生事物都像一把“双刃剑”，应用多媒体是把抽象的、复杂的理论直观化、简单化及把实验室及实际现场搬到课堂，声形并貌的丰富课堂教学，如果授课教师对多媒体的点击率过高、以至“一个鼠标，一张嘴”[3]的程度，或把整本书的内容翻版到多媒体大屏幕上，大段大段的文字，教师单调的照着大屏幕念，这样的教学非但不会起到加强教学效果的目的，反而会引起学生对多媒体极大的厌恶，进而牵扯到授课教师，久而久之学生对该课程失去兴趣，影响教学质量，因此学会怎样充分的、合理的利用好多媒体成为搞好课堂教学效果的关键。《环境物理性污染》是一门工程实践性很强的专业课，单凭黑板板书是很难把知识讲清楚的。比如：在讲到隔声屏声学设计 计算 方法时，学生对于声程差的计算很不能理解，很难建立空间的想象，于是我用powerpoint作了一个动画效果，把每一个声程差分别显示出来。

《环境物理性污染》利用多媒体教学手段，使原本枯燥的专业课生动起来，利用一些图片和动画吸引学生的注意力、使些抽象难懂的理论直观化、具体化；播放一些视频片段，向学生提供一些相关的专业前沿信息；利用一些表格向学生传达一些理论数据，虽然这样会增加老师的工作量，但是取得的教学效果是成倍的，而且这些材料是能够积累的，经过几轮的教学，这些都是宝贵的教学经验。 

 

3、注意对学生工程实践能力的培养 

 

就工程专业的学生而言，随着 经济 体制的变革和 科学 技术的 发展 要求工程技术人员具备广博的专业知识和工程实践能力。特别是近几年高校的不断扩招，毕业生人数骤增，就业压力越来越大。面对强大的就业矛盾，各高校也在不断的进行教学体制改革，使其毕业生的综合素质不断提高，具有更强的社会适应能力，而其中学生的工程实践能力便是社会用人单位考查毕业生的一个重要指标，有较强的工程实践和动手能力及创新精神的学生是具有很大就业优势的。对于高校的教学单位培养学生的工程实践能力和动手设计能力就渗透到了教学活动中来，主要注重以下的培养： 

①在讲授专业课的同时注重培养学生的工程实践意识。比如：加大专业教学的信息量，用工程实际的例子来解释专业理论及专业知识在实际工程中的应用，看一些工程设计的录像和设备及工艺的图片，有条件的可以把设备实物拿到教室直观教学等等。 

向同学们介绍我们平常生活的场所，看看都属于哪种吸声设计，使用了什么吸声材料和吸声结构，面积有多大，把专业知识和实际生产紧密的联系起来，从而激发学生学习专业知识的兴趣，取得良好的教学效果。 

②通过演示性实验和综合性实验加强学生的工程实践能力。本课设置了《噪声分析仪的使用》演示性实验和《校园内环境噪声评价》综合性实验，两个实验实际是一个提高的过程，第一个实验主要让学生熟练掌握噪声分析仪的使用，第二个实验是用噪声分析仪对校园内噪声功能区或噪声污染突出的区域进行噪声监测，然后根据环境评价相关的噪声污染评价方法对测定的数据进行分析整理，从而确定测定区域噪声污染情况，这也是环境噪声监测和环境噪声评价工作的主要内容，实验内容设计贴近实际工作，培养学生实际工作的能力。 

 

4、通过 考试 改革培养学生的综合设计能力 

 

在学期末还进行了考试改革，把工程设计 计算 部分改为开卷，学生可以查阅一些 参考 书，这样在出题的时候也会加大难度，运用工程实例，扩大设计的覆盖面，着重培养学生自主设计计算和创新的能力，学生也很喜欢这种考试方法，自己选设计方法、自己选参数也可自己改良设计步骤，另外在授课期间向学生布置了与物理性污染有关的专题 论文 ，学生自己查阅资料，撰写论文，老师对论文的内容作了一些要求，论文完成的好坏也算在了期末成绩中，这样使期末成绩多元化，考查学生多方面的素质。 

以上针对环境工程《环境物理性污染》这门课的一些教学方法和手段的改革，在本专业的教学过程中进行了一些尝试，学生反映情况非常好，学习热情和兴趣增强，体会到了学习专业课的乐趣，教学效果非常显著。 

 

参考 文献 : 

[1]顾强.噪声控制工程[m].北京:煤炭 工业 出版社,2002.8. 

声学设计论文篇(7)

关键词： 计算流体动力学； 消声量； 传递矩阵； 空滤器； 流场

中图分类号：o351.2； tb535文献标识码： a文章编号： 10044523（2013）02029805

引言

发动机的进、排气系统除了有提供清洁空气和排出废气的作用，还能分别降低进、排气噪声。进、排气系统由管道和消声元件组成，整个系统往往非常复杂。通常将系统分解成一些简单的单元，并用一个二维矩阵表示单元内的声波传播特性，该矩阵即为四极子矩阵（4pole matrix）。将各个单元的四极子矩阵综合，即可得到整个系统的声学特性[1～3]。无论消声元件内部介质的稳态流场和瞬态波动如何复杂，只要进、出口处声波可用一维平面波表示，该消声元件就可以用四极子矩阵表示。

四极子矩阵一般有两种形式：一种是散射矩阵，反映了消声元件声学上、下游端正向声波和反向声波的关系；另一种是传递矩阵，也叫阻抗矩阵，反映了消声元件上、下游端声压和介质声学质量速度的关系[4]。两种形式的四极子矩阵可以互相转换。

对于一些由简单的膨胀腔、旁支消声器和管道组成的消声器，可用一维线性平面波法和一维有限体积法分别从频域和时域的角度计算其声学特性。其中一维有限体积法将三维实体简化成一维管道模型，通过求解非稳态时域的一维流场，求得频域上的消声性能。该方法在低频区域比较准确，在高频区域不理想 [5]。三维有限元法和三维边界元法相比，一维方法能在更宽的频率范围内有效地计算复杂腔体的声学性能[6，7]，但很难考虑介质的粘性及稳态流场的影响。

三维计算流体动力学法（computational fluid dynamics，简写为cfd）相比一维有限体积法，可以直接计算三维复杂消声元件的质量、动量和能量方程，得到进、出口处压力波动的时域结果，进而得到频域上的消声元件的声学特性。middleberg等人对几种几何形状简单的消声器进行了二维cfd建模[8]，得到了不同网格大小对应下的传递损失结果，与测量结果对比发现，在2 khz以下，8 mm的单元网格即能达到精度要求，但文中并未对复杂腔体进行分析。文献[9，10]用三维cfd方法计算了消声器在无流和有流条件下的传递损失，分析了稳态流场对消声器声学特性的影响。a broatch等运用fluent中的远场压力边界作为声学无反射边界取代出口的长管模型，计算了几种消声器无流和有流条件下的传递损失，与实验结果吻合良好[11]。无反射边界的使用极大地简化了模型，缩短了计算时间。

本文在文献[8～11]的基础上，通过合理设置三维cfd方法中的边界条件，以某内燃机进气空滤器的腔体（不带滤芯）为例，计算了无平均流时复杂腔体的四极子矩阵的两种形式，即散射矩阵和传递矩阵。结合管道声学理论，进一步计算了复杂腔体的消声量。将消声量计算结果和实验测量结果对比，间接验证了cfd方法的有效性；并发现根据传递矩阵得到的消声量计算值相比根据散射矩阵得到的计算值，与测量值更加吻合。进一步计算了有流条件下空滤器腔体的传递矩阵和消声量，分析了稳态流场对该复杂腔体声学特性的影响。文中运用三维cfd方法计算复杂腔体的四极子矩阵，考虑了稳态流场和介质粘性对声波的影响，为进一步用三维cfd方法进行内燃机进、排气系统中的消声器设计提供了理论依据。

第2期刘联鋆，等： 复杂腔体四极子矩阵的三维cfd计算方法振 动 工 程 学 报第26卷1cfd方法计算原理〖2〗11散射矩阵在消声器的入口和出口管道内，声波可视为平面波。入射声波传到消声元件后，产生了反射波和透射波，如图1所示。

用cfd方法计算消声元件散射矩阵的原理为：分别在消声器的上、下游施加压力脉冲，记录两种情况下的消声器上、下游管道内的压力随时间的变化历程，此过程须保证声波出口端无反射或者不受反射信号的干扰。为了分离

声波入口端的入射波和反射波，使用和消声元件上游或下游截面一样的直管，在直管入口施加与计算消声器时一样的压力脉冲，且保证入口与压力测点的距离和计算消声器时一样，记录测点的入射波信号，结合之前消声器的声波入口端的信号，即可分离出入射波和反射波[11]。

12传递矩阵

对空滤器腔体建模，网格大小为8 mm。用层流模型求解瞬态流场，采用理想气体作为介质。选择分离隐式非定常求解器，时间积分为二阶隐式方案，时间步长取为10 μs，对应采样频率为100 khz。分析的最高频率取到2 khz，小于空滤器进、出口管道的平面波截止频率。

21求解散射矩阵的模型

求解散射矩阵时建立的cfd模型如图2所示。空滤器实际工作时，内燃机节气门处的压力脉动噪声是从空滤器出气口传播到进气口的，所以空滤器出气口为声波上游，进气口为声波下游。首先在声波上游施加压力脉冲，其边界条件设置如下：

（1）上游端口：设为无反射边界条件[11，12]，通过设置随时间微弱变化的马赫数，产生压力脉冲；此边界条件基于黎曼不变量来计算边界处压力、流速和声速，其计算方式和时域计算一维波动传播的过程一致；根据黎曼不变量值计算的从边界入射的流速和压力脉冲值为零，所以当压力脉冲传播到该边界时，不会发生反射；

（2）壁面：设壁面为绝热无滑移边界；

（3）下游端口：设为无反射边界条件。

按以上边界条件，空滤器进气口测压截面的压力信号为透射声波p+2，同时p-2=0，此时可根据式（1）和（2）得到s11和s21。为了得到空滤器散射矩阵的另外2个元素，须在声波下游端口也施加压力脉冲，其边界条件设置和在上游端口施加压力脉冲时类似。

22求解传递矩阵的模型

建立cfd模型如图3所示，其边界条件设置如下：

（1）上游端口：设为无反射边界条件，通过设置随时间微弱变化的马赫数，产生压力脉冲；

（2）空滤器进气口：（a）设为压力出口边界，相对静压值设为0，此时可得到传递矩阵中的t12和t22；（b）设为无滑移壁面边界，其质量流量为0，此时可得到t11 和t21。

3计算结果及分析

将计算结果与实验测量结果进行对比，以间接验证cfd法计算的四极子矩阵的准确性。实验测量方法如图4所示，将声源置于半消声室外，用管道将声源引入到消声室内，将空滤器腔体的出气口端与消声室内的管道连接。测量出气口与进气口两处的声压级，二者相减，即为空滤器腔体的消声量。实验所在的消声室背景噪声为20 db，下限截止频率为100 hz。实验采用的设备包括：丹麦b&k—hp1001声功率源，丹麦b&k3560c多通道声学振动测试前端和北京声望公司mpa201 传声器。

由于传声器的有效测量频率范围为20 hz～20 khz，计算结果和实验结果都取在50 hz～2 khz之间。图5为计算结果和实验结果的对比。在500 hz内，基于散射矩阵的计算值与实验值相差较大，可能是因为这种方法计算过程复杂，累积误差变大，且其需要模拟直管，以分离入射波和反射波，而无反射边界仍会反射极小部分的声波，这些因素都导致了误差的存在；相比基于散射矩阵的计算值，基于传递矩阵的计算值在500 hz内与测量值更加吻合，只是频率上有一定的偏移，偏移的原因是cfd法中没有考虑壳体本身的振动对声波传播的影响。在500 hz以后，两种计算结果几乎一致，且都与实验结果吻合良好。

计算得到进气口平均流为马赫数ma=02时的空滤器腔体的传递矩阵，并结合进气口的声学末端边界[13]，得到有流条件下空滤器的消声量，如图6所示。结果显示：有平均流时，其消声量曲线向低频区域移动，但不明显，因为空滤器腔体内部气流速度不大；同时，有流条件下空滤器的消声量有所增大，在 15 khz后尤为显著。有流时cfd法计算值的准确性仍需进一步通过实验进行验证。

4结论

复杂的消声器可分解为多个独立的简单消声元件，并用四极子矩阵来描述消声元件的声学特性，结合声源和末端声学边界，即可计算声波在消声器内的传播特性。四极子矩阵是决定以上方法准确性的关键因素。本文应用三维cfd时域方法，计算了无流时和有流时空滤器腔体的四极子矩阵，得到以下结论：

（1）通过合理设置cfd模型中的边界条件，计算了无流条件下空滤器腔体四极子矩阵的两种形式：传递矩阵和散射矩阵。基于这两种形式的矩阵，计算了空滤器的消

量。用实验测量值间接验证了四极子矩阵的准确性，发现传递矩阵更加准确，而且其计算方法更加简单；

（2）计算了存在与声波传播方向相反的平均流时空滤器腔体的传递矩阵和消声量。发现在平均流（ma=02）影响下，空滤器腔体的消声量有所增加，而且其频谱曲线有向低频移动的趋势。

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