2011 Fiscal Year Annual Research Report
防音性能と換気性能を兼ね備えた防音窓設計技術の確立
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22860074
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| Research Institution | 熊本高等専門学校 |
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Principal Investigator |
西村 勇也 熊本高等専門学校, 制御情報システム工学科, 助教 (60585199)
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| Keywords | 建築音響 / 音環境 / 防音ユニット / 高次波音圧成分 / 共振周波数 / インピーダンスミスマッチング / 熱流体シミュレーション |
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| Research Abstract |
住宅用窓において,換気性維持と外来騒音の低減を両立させるための防音窓を設計するにあたり,出入口を持つ直方体の防音ユニットの音波伝搬を波動方程式より求め,それに伴う高次波音圧成分の発生メカニズムを明らかにする.また,理論計算により示された高次波音圧成分の発生メカニズムの正当性を証明するために実験検証を行い,本手法の有効性の確認を行った.
防音窓の性能を決めるための重要な防音ユニットは,膨張型マフラーと同じインピーダンスミスマッチング効果を利用する.換気と防音は相反するトレードオフの関係にあるため,三次元の波動方程式によりユニット内の音圧を理論的に解析した.高次波音圧成分の発生を防ぐために入出口の開口面積や配置を可変し,最適位置の検証を行った.また,理論計算の正当性を証明するために実験検証を行い,本手法の有効性の確認を行った.
防音窓の設計にあたり,より換気機能を活かすために入出口を対向位置・直交位置に配置した2つの解析モデルで定義し,三次元の波動方程式での理論計算及び実験検証を行った.理論計算・検証実験の結果より,高次波音圧成分の発生メカニズムが明らかとなり本手法の有効性の確認を行った.これにより任意寸法の防音ユニットの音響特性を求めることができ,また最適な入出口の位置決定が可能となる.
さらに換気機能を追求するため熱流体シミュレーションを実施し,トレードオフの関係にある防音と換気の両立を図った。
以上の理論計算と熱流体シミュレーションの結果より、試作防音窓を作成し、残響室-無響室法での音響測定を実施した。
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