最佳化設計與數值分析之整合與應用於密閉空間噪音控制

Abstract

本論文發展出一套設計軟體, 可以解決密閉空間內具有連續與非連續設計 變數及限制條件的噪音控制問題。利用降低密閉空間控制體積內的聲音位 能方式, 來求取主動式噪音控制之次音源位置與強度, 或是穫得被動式噪 音控制之吸音材料覆蓋位置與阻抗。為便於主音源與次音源在密閉空間內 任意安置、大量降低節點與元素的數目以爭取計算時間及邊界的容易處理 等等因素, 採用邊界元素法來求取密閉空間內的音場。在精確、效率及可 靠度等因素的考量下, 選擇連續二次規劃法為最佳化設計之演算法則。同 時為因應非連續設計變數的出現、該演算法則結合了界限分枝法以為實際 應用之需。依據電腦數值模擬顯示, 無論是主動式噪音控制或是被動式噪 音控制, 本文所發展的設計軟體都能有效地穫得滿意且合理的結果。以主 動式噪音控制而言, 對於簡單形狀的密閉空間, 次音源宜安置在主音源的 鏡射位置或與主音源儘量靠近的地方。若是形狀複雜的密閉空間, 次音源 宜置放在靠近主音源的區域或是接近音壓峰值之處。利用單一次音源對付 多個主音源時, 次音源會趨近對音場有主要影響的主音源。至於被動式噪 音控制, 對於簡單形狀的密閉空間, 固定位置的聲學處理在共振激發時僅 需動反量即可, 在非共振激發時阻力量與動反量都會適切反應。若是形狀 複雜的密閉空間, 在共振激發時大部份的聲學處理僅需動反量即可, 然而 受到模態的影響在某些頻率仍需要阻力量方能獲得較好的結果。然而最佳 的吸音材料覆蓋方式總會包含具有顯著聲學影響力的區域。