JP2007199270A - 繊維集合体の音響特性予測方法 - Google Patents
繊維集合体の音響特性予測方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2007199270A JP2007199270A JP2006016395A JP2006016395A JP2007199270A JP 2007199270 A JP2007199270 A JP 2007199270A JP 2006016395 A JP2006016395 A JP 2006016395A JP 2006016395 A JP2006016395 A JP 2006016395A JP 2007199270 A JP2007199270 A JP 2007199270A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- equation
- fiber
- density
- calculated
- air
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Landscapes
- Soundproofing, Sound Blocking, And Sound Damping (AREA)
Abstract
【解決手段】フェルト,グラスウールなどの繊維集合体の特性インピーダンスZcを実効密度ρeff、体積弾性率Kfおよび繊維径により定まる定数Cを用いて式(数31)により算出する。伝搬定数Γをこの実効密度ρeffおよび体積弾性率Kfを用い式(数32)により算出する。音響インピーダンスZ0を特性インピーダンスZcおよび伝搬定数Γを用い式(数33)により算出する。垂直入射吸音率α0を音響インピーダンスZ0を用い式(数34)により算出する。
【選択図】図6
Description
Allard,J.F,"Propagation of Sound in Porous Media",Elsevier Applied Science,1993
また、上記多孔度は、一定容積の容器に多孔質材料を入れて密封し体積を僅かに変化させ、そのときの体積変化と圧力変化を測定することにより求められるものであり、上記粘性,熱的特性長は、超音波パルス送受信機を使用し、雰囲気をヘリウムガスに置換した試験室に多孔質材料を置いて測定する必要があるなど、測定のための設備および工数を要すると共に、熟練者でないと測定誤差が生じ易いため、音響特性を高精度に予測することは容易でないものであった。
そこで本発明は、フェルト,グラスウールなどの繊維集合体について、垂直入射吸音率、音響インピーダンス、伝搬定数、特性インピーダンス等の音響特性を高精度に予測することを可能にする方法を提供しようとするものである。
Johnson-Allardモデルは、円筒管の内半径を多孔質材料の物理特性により置き換えた円筒管モデルをベースとする。この物理特性値に、流れ抵抗、ポロシティ、トーチュオジティ、粘性特性長、熱的特性長を用いる。円筒管内部の空気の実効密度ρeffと体積弾性率Kfは、Kirchhoffの理論を基にBessel関数を用い次式で定義される。
Johnson-Allardモデルでは上記式(数5)のR1を上記式(数7)のRに置き換えた式となる。
このため、実効密度式(数1)にトーチュオジティα∞を考慮(α∞を積算)し、式(数6)のR3、R4を熱的特性長Λ'に置き換えることで、以下のようにJohnson-Allardモデルの実効密度ρeffと体積弾性率Kfの式が完成する。
上記熱的特性長Λ'は多孔質材料の内部空気の体積Vと固体と空気が接する表面積Aにより次式で定義される。
なお、粘性特性長Λは、繊維材料が円柱状で、その繊維の長手方向に対して垂直に音波が入る場合、Allardは次式が成り立つとしている。
このように低嵩密度では理論値とフィット値(Johnson-Allardモデル)の間に大きな差が見られる。そしてフィット値(Johnson-Allardモデル)は、嵩密度が低くなるにつれて2つの特性長の値は接近し、嵩密度が20kg/m3より低い時に、熱的特性長より粘性特性長の方が大きな値となる。この状態は物理的に矛盾する。この現象は、円筒管にのみで成り立つ流れ抵抗と管の内半径の関係式(数7)を多孔質材料にも適用したことが原因と推測できる。その修正項として2つの特性長は物理的な定義を無視した係数として扱われている。
2つの特性長を計測する技術は存在するが、ここで説明したことが原因で計測値を用いることができず、現状では2つの特性長を吸音率の結果にフィッティングさせて得る手法が一般化している。
このようにして得られた2つの特性長により吸音率を合わせることは可能なため、この問題が見逃されていたか、或いはJohnson-Allardモデルに変わる最良モデルが存在しないため、従来ではこのJohnson-Allardモデルが使用されてきた。
また、Johnson-AllardモデルではBessel関数部を式(数5)、(数6)に置き換えている。しかし、この近似式は管内半径Rが1mm以上で一致するが、一般的な多孔質材料では管内半径に換算すると0.4mm以下[式(数7)から換算すると流れ抵抗が1000Ns/m4以上]に相当し、この近似式は妥当とは言えない。
そこで、管内半径Rが0.4mm以下(これを毛細管と定義する)で良く一致する近似式を上式(数15)、(数16)を使って次に示す。
毛細管と多孔質材料の実効密度ρeffと体積弾性率Kfは、式(数23)の関係を用いて上式(数1)、(数2)を書き換え次式で表すことができる。
また、背面剛壁を条件とする音響インピーダンスZ0をこの特性インピーダンスZcおよび伝搬定数Γを用い次式(数33)により算出する。
さらに垂直入射吸音率α0をこの音響インピーダンスZ0を用い次式(数34)により算出する。
繊維材料を用いた不織布を製造するにあたり、一般的に一つの材料密度、繊維径で作成されることはなく、骨格を形成するための太い繊維と音響性能を確保するための細い繊維、およびこれらを結ぶためのバインダー繊維を複合し作成される。一方、その音響特性は修正モデル式(数26)、(数27)にあるように特性長により定まる。そこで特性長の定義からポロシティ、表面積、嵩密度を変化させることなく、複数の材料を一つの材料に置き換える手法を説明する。
実効材料密度ρsについては、一般的に繊維材料を配合する場合、個々の材料の重量比により配合が管理される。そこで、各材料の重量比をYxとする。
この式(数36)および式(数37)を用いることにより、音響的に等価な(特性長を変化させない)1本の繊維材料に置き換えることができる。この検証に用いたポリエステル不織布は、主原料70%にバインダー材30%を配合して製造されたもので、式(数36)と式(数37)に示した実効材料密度ρsと実効繊維径Dを用いている。
(1)流れ抵抗は媒体の粘性が影響するため気温により変化する特性であるが、修正モデルでは流れ抵抗を用いないことから流れ抵抗の計測ができない気温まで精度良く解析できる。
(2)繊維材料の場合、繊維の向きにより粘性特性長の値が変化する。この値を定量化することにより斜め入射やランダム入射を異方性材料として精度良く解析できるようになる。
Kf 繊維材料内部の体積弾性率
C 定数
Zc 特性インピーダンス
Γ 伝搬定数
Z0 音響インピーダンス
α0 垂直入射吸音率
D 実効繊維径
ρ0 空気の密度
μ 空気の粘性係数
ω 角速度(ω=2πf)
c0 空気中の音速
γ 空気の比熱比
ρ0c0 2 空気の体積弾性率
P0 大気圧
Λ 繊維材料の粘性特性長
Λ’ 繊維材料の熱的特性長
ρ 繊維集合体の嵩密度
ρs 実効材料密度
D 実効繊維径
i 虚数単位(i2=−1)
d 繊維集合体の厚み
ρ0c0 空気の固有音響抵抗
Claims (4)
- 実効密度ρeffを次式(数26)により算出し、体積弾性率Kfを次式(数27)により算出し、繊維径により定まる定数Cを次式(数30)により算出し、該実効密度ρeff、体積弾性率Kfおよび定数Cを用いてフェルト,グラスウールなどの繊維集合体の特性インピーダンスZcを次式(数31)により算出することを特徴とした繊維集合体の音響特性予測方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006016395A JP4182111B2 (ja) | 2006-01-25 | 2006-01-25 | 繊維集合体の音響特性予測方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006016395A JP4182111B2 (ja) | 2006-01-25 | 2006-01-25 | 繊維集合体の音響特性予測方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2007199270A true JP2007199270A (ja) | 2007-08-09 |
JP4182111B2 JP4182111B2 (ja) | 2008-11-19 |
Family
ID=38453956
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2006016395A Active JP4182111B2 (ja) | 2006-01-25 | 2006-01-25 | 繊維集合体の音響特性予測方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4182111B2 (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010210363A (ja) * | 2009-03-10 | 2010-09-24 | Howa Textile Industry Co Ltd | 多孔質材料の音響特性予測手法 |
JP2017125746A (ja) * | 2016-01-13 | 2017-07-20 | 日本音響エンジニアリング株式会社 | 材料パラメータ推定装置、材料パラメータ推定方法、及び材料パラメータ推定プログラム |
JP2020170000A (ja) * | 2020-06-08 | 2020-10-15 | 日本音響エンジニアリング株式会社 | 材料パラメータ推定装置、材料パラメータ推定方法、及び材料パラメータ推定プログラム |
WO2021065145A1 (ja) * | 2019-10-03 | 2021-04-08 | ニチアス株式会社 | 防音部材 |
-
2006
- 2006-01-25 JP JP2006016395A patent/JP4182111B2/ja active Active
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010210363A (ja) * | 2009-03-10 | 2010-09-24 | Howa Textile Industry Co Ltd | 多孔質材料の音響特性予測手法 |
JP2017125746A (ja) * | 2016-01-13 | 2017-07-20 | 日本音響エンジニアリング株式会社 | 材料パラメータ推定装置、材料パラメータ推定方法、及び材料パラメータ推定プログラム |
WO2021065145A1 (ja) * | 2019-10-03 | 2021-04-08 | ニチアス株式会社 | 防音部材 |
JP2020170000A (ja) * | 2020-06-08 | 2020-10-15 | 日本音響エンジニアリング株式会社 | 材料パラメータ推定装置、材料パラメータ推定方法、及び材料パラメータ推定プログラム |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP4182111B2 (ja) | 2008-11-19 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4182111B2 (ja) | 繊維集合体の音響特性予測方法 | |
JP5973102B1 (ja) | 伝搬定数の取得方法、吸音材の吸音率の計算方法、吸音率評価装置 | |
Kino | A comparison of two acoustical methods for estimating parameters of glass fibre and melamine foam materials | |
JP5222185B2 (ja) | 多孔質材料の音響特性予測手法 | |
Guan et al. | Experimental evaluation on acoustic impedance and sound absorption performances of porous foams with additives with Helmholtz number | |
Tang et al. | Prediction of sound absorption based on specific airflow resistance and air permeability of textiles | |
Dupont et al. | Acoustic methods for measuring the porosities of porous materials incorporating dead-end pores | |
Joshi et al. | A comparative study on flow resistivity for different polyurethane foam samples | |
Attenborough et al. | Sound-absorbing materials and sound absorbers | |
Napolitano et al. | Low frequency acoustic method to measure the complex bulk modulus of porous materials | |
Braccesi et al. | Least squares estimation of main properties of sound absorbing materials through acoustical measurements | |
Bilová et al. | Acoustical parameters of porous materials and their measurement | |
Verdiere et al. | Inverse poroelastic characterization of open-cell porous materials using an impedance tube | |
Kim et al. | Modified two-thickness method for measurement of the acoustic properties of porous materials | |
Peerlings | Methods and techniques for precise and accurate in-duct aero-acoustic measurements: Application to the area expansion | |
Fackler et al. | Porous material parameter estimation: A Bayesian approach | |
Deaconu et al. | Comparative study of sound absorption coefficient determination using FEM method and experimental tests on Kundt’s tube | |
Egab et al. | Development of empirical models of polyfelt fibrous materials for acoustical applications | |
Payri et al. | Acoustic response of fibrous absorbent materials to impulsive transient excitations | |
English | A measurement based study of the acoustics of pipe systems with flow | |
Zhou et al. | Numerical analysis and test of vibration and interference characteristics of dual U-tube Coriolis flowmeter | |
Denayer et al. | Acoustic characterization of a Helmholtz resonator under grazing flow conditions using a hybrid methodology | |
Alba et al. | Electroacoustic method for measuring air-flow resistivity in a standing wave tube | |
Myakotnikova et al. | NUMERICAL CALCULATION OF ACOUSTIC PROPERTIES OF LINERS | |
Khan | Vibro-acoustic products from re-cycled raw materials using a cold extrusion process. A continuous cold extrusion process has been developed to tailor a porous structure from polymeric waste, so that the final material possesses particular vibro-acoustic properties. |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20080718 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20080805 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20080901 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 4182111 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110905 Year of fee payment: 3 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111 |
|
S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110905 Year of fee payment: 3 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110905 Year of fee payment: 3 |
|
R360 | Written notification for declining of transfer of rights |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R360 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110905 Year of fee payment: 3 |
|
R370 | Written measure of declining of transfer procedure |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R370 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110905 Year of fee payment: 3 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110905 Year of fee payment: 3 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140905 Year of fee payment: 6 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |