Khảo sát các mô hình biên mặt đất khác nhau

CHƯƠNG 4: ỨNG DỤNG TRONG KHẢO SÁT KHU VỰC ĐÔ THỊ

4.1 Khảo sát các mô hình biên mặt đất khác nhau

Đầu tiên chọn ba trường hợp của mô hình Miki tương ứng với  50,

 100 và  1000 với các thông số xấp xỉ trong bảng 3.1. Tương tự chọn ba mô hình xấp xỉ của mô hình ZW là môi trường vỉa hè, môi trường đất tuyết và môi trường bãi cỏ với các thông số xấp xỉ trong bảng 3.2. Vậy sẽ có sáu trường hợp là:

+ TH1: mô hình Miki  50 kN.s.m-4. + TH2: mô hình Miki  100 kN.s.m-4. + TH3: mô hình Miki  1000 kN.s.m-4.

+ TH4: mô hình ZW với  =10 kN.s.m-4, q 3.5,  0.2.

+ TH5: mô hình ZW với  =10 kN.s.m-4, q 1,  0.8. + TH6: mô hình ZW với  =100 kN.s.m-4, q 10,  0.5.

* Mô hình mô phỏng:

Hình 4.1 sẽ mô tả kích thước miền mô phỏng và kích thước các tòa nhà. Môi trường không khí được coi là đồng nhất và không tán xạ. Trong hình 4.1 thì các tòa nhà với các tường ở mặt bên và nóc đều là các biên phản xạ hoàn toàn. Hai tòa nhà có chiều dài và chiều rộng bằng 15 m. Các nút nhận đặt xung quanh tòa nhà 1 và cách đều mặt đất và biên một khoảng là 0.5 m.

30 m

Hình 4.1. Mô hình mô phỏng với nguồn ở cách mặt đất 1 m.

Mục tiêu mô phỏng nhằm kiểm chứng tác động của các biên trở kháng phức khác nhau đến quá trình truyền sóng cũng nhƣ tác động đến sự phân bố SPL trong toàn miền mô phỏng. Trong toàn bộ các mô phỏng sẽ bỏ qua sóng âm truyền vào tòa nhà và coi các tường và mái nhà là biên.

Đầu tiên sẽ quan sát sự truyền sóng âm theo thời gian để nhận biết các hiện tƣợng xảy ra nhƣ hiện tƣợng phản xạ, hiện tƣợng nhiễu xạ ...với nguồn

  exp 2 12

s t   ft  tại f 300 Hz. Chọn  l 0.1m và   t 2 104s. Hình 4.2 cho thấy quá trình truyền sóng tại các thời điểm khác nhau với biên mặt đất của TH2.

5 m 15

m

10 m m

15 m

15 m nguồn

Nút nhận

Tòa nhà 1 Tòa nhà 2

a) b)

c) d)

e) f)

Hình 4.2. Dạng sóng truyền tại các thời điểm:

a) 10ms; b) 20ms; c) 30ms; d) 40ms; e) 60ms; f) 80ms

Hình 4.2.a) cho thấy sóng phản xạ từ biên mặt đất đã bị hấp thụ một phần nên biên độ nhỏ hơn so với sóng tới truyền thẳng. Ở các thời điểm tiếp theo thì sóng bị phản xạ ở các mặt tường và giao thoa với nhau. Hình 4.2.e) và f) thì dạng sóng truyền không còn tròn đều mà bị bẻ cong do các tường và rìa các tòa nhà gây ra

hiện tƣợng nhiễu xạ đồng thời cũng tạo thành các sóng phản xạ với biên độ nhỏ quay về.

Cùng mô hình hình 4.1 thì sẽ khảo sát tác động của các mô hình xấp xỉ khác nhau đến quá trình truyền sóng âm. Ở đây sẽ xét tại thời điểm 60ms cho các trường hợp.

a) b)

c) d)

e) f)

Hình 4.3. Dạng sóng truyền tại thời điểm 60ms của các trường hợp:

a) TH1; b) TH2; c) TH3; d) TH4; e) TH5; f) TH6.

Hình 4.3 cho thấy dạng sóng tại thời điểm 60ms với biên mặt đất theo sáu mô hình đã chọn. Hình 4.3a- 4.3d cho thấy bốn điểm giao thoa của sóng tới và sóng phản xạ thì sẽ có độ sáng khác nhau do tác động của các biên mặt đất. Đặc biệt với hình 4.3e thì chỉ còn một sóng tới và một sóng phản xạ giao thoa thay vì hai sóng tới và sóng phản xạ.

a) b)

c) d)

e) f)

Hình 4.4. SPL tương đương trên toàn miền khảo sát với biên mặt đất của các trường hợp: a) TH1; b) TH2; c) TH3; d) TH4; e) TH5; f) TH6.

Sau đó tiến hành khảo sát SPL tương đương của sáu trường hợp theo công thức:

  2 

10 2

0 0

1 , , , 10 log

n

k

p x y t k t

SPL x y t

T  p

   

   

   (4.1)

với p0  2 105 (Pa).

Kết quả được mô tả ở hình 4.4 với sự khác biệt của các đường cùng SPL theo các trường hợp khác nhau do sự hấp thu của các biên mặt đất thay đổi trong mỗi trường hợp. Trong các trường hợp thì có thể thấy dù nguồn âm nằm rất sát mặt đất so với chiều cao các tòa nhà nhƣng đứng ở nóc tòa nhà vẫn có thể nghe thấy âm thanh và do hiện tƣợng nhiễu xạ nên trên nóc tòa nhà cũng sẽ tạo ra các vùng tối (SPL thấp) ít bị ảnh hưởng bởi nguồn âm hơn.

Chọn bốn trường hợp là TH1, TH3, TH5, TH6 và khảo sát SPL tương đương tại các nút nhận xung quanh tòa nhà 1. Vì độ chênh lệch giữa các biên này khá nhỏ nên để dễ quan sát thì chỉ chọn bốn trường hợp.

Hình 4.5. SPL của các điểm nhận xung quanh tòa nhà 1.

Nút nhận

Hình 4.5 cho thấy có sự khác biệt về SPL ở các vị trí gần mặt đất do tác động của biên trở kháng phức khác nhau. Đồng thời, do ảnh hưởng của các biên phức nên các nút nhận có SPL cũng thay đổi với sự chênh lệch lớn nhất là giữa TH5 và TH3 là khoảng 6 dB.