一种基于声波波阵面定量分解的声线变径方法技术

本发明专利技术提供了一种基于声波波阵面定量分解的声线变径方法，根据待进行噪声预测分析的实际变电站建立模拟场景以及获取模拟场景内所有具有吸隔声的平面；根据需求设定声线数，计算每条声线携带的能量，结合声源位置确定所有声线的发射方向；在建立的模拟场景中对每一声线进行跟踪，根据声线与每个平面的交点关系确定每一声线在经过模拟场景的传播路径，在跟踪过程中，声线直径不断扩大，获取直径变大后的声线所经过的模拟场景区域，记录此时对应区域内网格声线经过时的能量；将所有声线在模拟场景中分布的能量进行叠加，得到模拟场景的噪声声场分布。本发明专利技术能够使声线在远场覆盖足够区域，从而实现大区域场景的计算，并能有效提高计算效率。高计算效率。高计算效率。

【技术实现步骤摘要】
一种基于声波波阵面定量分解的声线变径方法


[0001]本专利技术涉及变电站噪声仿真预测领域，特别涉及一种基于声波波阵面定量分解的声线变径方法。

技术介绍

[0002]声线跟踪法是一类重要的声场仿真方法，在很多声学仿真领域有应用。声线跟踪的主要思路是将声源发出的声波等效为声线，通过跟踪声线在空间之中的传播来模拟声波的传播。将其用于变电站的声场模拟时，由于场景较大，当声线由声源传播到远场时，就会变得稀疏，导致远场处某些区域没有声线经过，从而没有计算结果。

技术实现思路

[0003]针对现有技术中存在的问题，提供了一种基于声波波阵面定量分解的声线变径方法，在声线跟踪过程中，通过计算其随距离传播的波阵面改变，而不断调整其直径，从而使其能够在远场覆盖足够区域，从而实现大区域场景的计算。
[0004]本专利技术采用的技术方案如下：一种基于声波波阵面定量分解的声线变径方法，根据待进行噪声预测分析的实际变电站建立模拟场景，并对建立模拟场景进行网格划分，获取模拟场景内所有具有吸隔声的平面；根据需求设定声线数，计算每条声线携带的能量，结合声源位置确定所有声线的发射方向；在建立的模拟场景中对每一声线进行跟踪，根据声线与每个平面的交点关系确定每一声线在经过模拟场景的传播路径，在跟踪过程中，声线直径不断扩大，获取直径变大后的声线所经过的模拟场景区域，记录此时对应区域内网格声线经过时的能量；将所有声线在模拟场景中分布的能量进行叠加，得到模拟场景的噪声声场分布。
[0005]进一步的，所述建立模拟场景的具体过程为：收集待仿真分析的变电站的相关参数信息，包括变电站内各类建筑的尺寸、相对位置、壁面吸隔声参数以及噪声源的噪声级别信息；对变电站内各个建筑进行数学化建模，其中，整体建筑采用长方体建模，长方体的各个表面采用平面方程表示，声屏障采用平面进行建模。
[0006]进一步的，在建立的模拟场景中，判断模拟场景内某个平面实际是否存在通风窗或门洞结构，若存在则进行对该平面进行扣除处理，最终得到具有吸隔声的平面集合；同时根据实际壁面的吸隔声参数信息，为每一个平面赋予吸隔声参数信息。
[0007]进一步的，所述声线数根据计算精度和计算速度进行确定，当需要高计算精度时，声线数在1500 15000
‑
20000之间取值，当需要高计算速度时，声线数在10000
‑
15000之间取值。
[0008]进一步的，计算每条声线携带的能量方法为：
[0009][0010]其中，e0表示声线携带的能量，N
r
为声线数量，P
w
为根据变电站噪声源级别信息，确
定的声源初始声功率。
[0011]进一步的，声线的发射方向确定方法为：以声源的坐标点为球心，半径为0.1m的球面上均匀的设置N
r
个点，N
r
为声线数量，利用球面上的点与球心确定每一条声线的发射方向，并采用立体几何直线方程的形式表示每一声线及其发射方向。
[0012]进一步的，所述跟踪过程具体为：
[0013]步骤A、对于其中一个声线，计算其与模拟场景中所有平面的交点，确定该声线与各个平面是否发生碰撞，按声源位置及发射方向记录首次碰撞点，并将其作为次级声线源点，将声线与壁面碰撞后的反射方向作为新的声线方向，发生碰撞后声线携带能量衰减；在声线传播过程中，声线部段扩展大，实时计算声线直径，并获取直径变大后的声线所经过的模拟场景区域，记录此时对应区域内网格声线经过时的能量；
[0014]步骤B、根据次级声线源点及新的声线方向，再次计算其与所有平面的交点，得到新的次级声源远点及声线传播方向，记录网格中有声线经过时的能量，同时声线所携带能量继续衰减，当声线能量衰减到某一设定阈值时，停止对此声线的跟踪，得到所有网格中该声线经过时的能量；
[0015]步骤C、重复步骤A、步骤B，完成所有声线的跟踪，得到所有网格在不同声线经过时的能量。
[0016]进一步的，所述步骤A、步骤B中，计算声线与平面交点的方法为：获取所有平面在模拟场景的平面方程，声线对应的直线方程，联立直线方程与平面方程的求解即可得到声线与所有平面的交点。
[0017]进一步的，所述声线在空间中的直径计算方法为：
[0018][0019]其中，x
p
为待计算声线直径的场景中某个点的坐标，x
o
为声源坐标。
[0020]进一步的，声线在每次发生碰撞时，携带的能量变成原来的(1
‑
a)倍，其中，a为所碰撞的平面吸隔声参数。
[0021]与现有技术相比，采用上述技术方案的有益效果为：本专利技术通过在跟踪过程中，实时计算声线直径，从而使其能够在远场覆盖足够区域，从而实现大区域场景的计算；同时能够对现有的声线跟踪理论实现有效补充，提高其计算效率。
附图说明
[0022]图1为基于声波波阵面定量分解的声线变径方法流程图。
具体实施方式
[0023]下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的模块或具有相同或类似功能的模块。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。相反，本申请的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。
[0024]针对现有技术中，由于场景较大，当声线由声源传播到远场时，就会变得稀疏导致远场处某些区域没有声线经过，从而没有计算结果的问题，本专利技术提出了一种基于声波波阵面定量分解的声线变径方法，在跟踪过程中关注声线直径变化，使其能够在远场覆盖足够区域，从而实现大区域场景的计算。具体方案如下：
[0025]如图1所示，一种基于声波波阵面定量分解的声线变径方法，根据待进行噪声预测分析的实际变电站建立模拟场景，并对建立模拟场景进行网格划分，以及获取模拟场景内所有具有吸隔声的平面；根据需求设定声线数，计算每条声线携带的能量，结合声源位置确定所有声线的发射方向；在建立的模拟场景中对每一声线进行跟踪，根据声线与每个平面的交点关系确定每一声线在经过模拟场景的传播路径，在跟踪过程中，声线直径不断扩大，获取直径变大后的声线所经过的模拟场景区域，记录此时对应区域内网格声线经过时的能量；将所有声线在模拟场景中分布的能量进行叠加，得到模拟场景的噪声声场分布。
[0026]在本实施例中，以一变电站噪声预测分析场景为例对本方法进行详细说明，在变电站内部包含常见的主变室、各类建筑等，现需要进行变电站对周围环境的噪声影响进行预测。
[0027]具体的：
[0028](1)对所要进行噪声预测分析的变电站的相关参数信息进行收集，信息包括变电站内各类建筑的尺寸、相对位置、壁面吸隔声参数等信息，以及变压器的噪声级别信息。
[0029](2)根据变电站内各建筑参数进行数学化建模，其中，常规建筑利用长方体建模，长方体的各个表面利用平面方程进行表本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于声波波阵面定量分解的声线变径方法，其特征在于，根据待进行噪声预测分析的实际变电站建立模拟场景，并对建立模拟场景进行网格划分，获取模拟场景内所有具有吸隔声的平面；根据需求设定声线数，计算每条声线携带的能量，结合声源位置确定所有声线的发射方向；在建立的模拟场景中对每一声线进行跟踪，根据声线与每个平面的交点关系确定每一声线在经过模拟场景的传播路径，在跟踪过程中，声线直径不断扩大，获取直径变大后的声线所经过的模拟场景所有区域的能量；将所有声线在模拟场景中分布的能量进行叠加，得到模拟场景的噪声声场分布。2.根据权利要求1所述的基于声波波阵面定量分解的声线变径方法，其特征在于，所述建立模拟场景的具体过程为：收集待仿真分析的变电站的相关参数信息，包括变电站内各类建筑的尺寸、相对位置、壁面吸隔声参数以及噪声源的噪声级别信息；对变电站内各个建筑进行数学化建模，其中，整体建筑采用长方体建模，长方体的各个表面采用平面方程表示，声屏障采用平面进行建模。3.根据权利要求1或2所述的基于声波波阵面定量分解的声线变径方法，其特征在于，在建立的模拟场景中，判断模拟场景内某个平面实际是否存在通风窗或门洞结构，若存在则进行对该平面进行扣除处理，最终得到具有吸隔声的平面集合；同时根据实际壁面的吸隔声参数信息，为每一个平面赋予吸隔声参数信息。4.根据权利要求3所述的基于声波波阵面定量分解的声线变径方法，其特征在于，所述声线数根据计算精度和计算速度进行确定，当需要高计算精度时，声线数在150015000
‑
20000之间取值，当需要高计算速度时，声线数在10000
‑
15000之间取值。5.根据权利要求3所述的基于声波波阵面定量分解的声线变径方法，其特征在于，计算每条声线携带的能量方法为：其中，e0表示声线携带的能量，N
r
为声线数量，P
w
为根据变电站噪声源级别信息，确定的声源初始声功率。6.根据权利要求3所述的基于声波波阵面定量分解的声线变径方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨勃，徐禄文，王海涛，邱妮，宫林，
申请(专利权)人：国网重庆市电力公司国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：