吸音材と遮音材を使ったら騒音を何デシベル低減できる？：CAEと計測技術を使った振動・騒音対策（19）（5/5 ページ）

[高橋良一／ＲＴデザインラボ 代表，MONOist]

遮音材と吸音材を組み合わせたときの音圧レベルの計算［屋外］

　屋外の場合を求めてみましょう。図7に条件を示します。

図7　遮音箱で囲われた音源が屋外に置かれた場合［クリックで拡大］

　屋外の部屋定数R₂ですが、無限空間に音を放射しても反射波はないのでα₂＝1［-］、R₂→∞［m²］となります。また、音源の出力のデシベル表示PWLの定義は次式でした。

式29

　受音点Pの音圧レベルは次式となります。

式30［クリックで拡大］

　ρc＝415［kg/m²s］なので、式27の第5項は0.016［dB］となり、0［dB］としましょう。上式に式29を代入します。

式31

　式31は建築関係でよく使われる式です。

　では、1つ目の方法である式16を使った場合はどうなるでしょうか。

式32

　第5項が残りました。α₁＝0.76［-］とすると、第5項がゼロとなり式28と一致します。実は式31の導出ができなくて、式32から式31に至るまでに2年ほどの時間を要しました。

シミュレーションで確認

　箱の1辺の長さが4［m］、等価損失が20［dB］、箱内側の吸音材の吸音率が0.8［-］の場合を音響シミュレーションソフトで解析しました。このソフトは、波動方程式を愚直に解くタイプです。計算結果を図8に示します。シミュレーションは62.5〜4000［Hz］の帯域で行い、それぞれの周波数成分のオーバーオール値を求めています。条件がそろうと音響シミュレーションでも厳密解に近い値が出力されます。

図8　遮音箱で囲われた音源が屋外に置かれた場合の音圧レベル［クリックで拡大］

　次回は、音響シミュレーションの例をいくつか紹介します。お楽しみに！　（次回へ続く）

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Profile

高橋 良一（たかはし りょういち）
ＲＴデザインラボ 代表

1961年生まれ。技術士（機械部門）、計算力学技術者 上級アナリスト、米MIT Francis Bitter Magnet Laboratory 元研究員。

構造・熱流体系のCAE専門家と機械設計者の両面を持つエンジニア。約40年間、大手電機メーカーにて医用画像診断装置（MRI装置）の電磁振動・騒音の解析、測定、低減設計、二次電池製造ラインの静音化、液晶パネル製造装置の設計、CTスキャナー用X線発生管の設計、超音波溶接機の振動解析と疲労寿命予測、超電導磁石の電磁振動に対する疲労強度評価、メカトロニクス機器の数値シミュレーションの実用化などに従事。現在ＲＴデザインラボにて、受託CAE解析、設計者解析の導入コンサルティングを手掛けている。⇒ ＲＴデザインラボ