摘 要

邮轮上会进行各式各样的娱乐活动，如吃饭、喝咖啡、看电影、运动，这些活动都会产生噪声，它影响船员和乘客们的工作和休息，危害人体健康，通过《邮轮规范》中对邮轮室内娱乐噪声级的规定，邮轮所有公共场合最大噪声级均不能超过70dB，否则将影响人的听力，危害人体健康。

本文以某大型餐厅为研究对象，先借助 LMS Virtual.Lab Acoustic 软件仿真计算了扬声器的辐射声场，将计算结果导出作为声源激励。接着利用 VA One 软件对该餐厅进行建模，建立了一个该餐厅的仿真计算，再利用VA One软件构建声腔，将声腔连接，将人和扬声器的噪声频谱以单极子的形式输入并设定在餐厅大大小小的声腔中，利用人数量的增减模拟早、中、晚三个时间段餐厅不同的噪声特性，最后通过计算获得不同状况下的餐厅的声场分布。

研究结果表明：人数的增多会导致餐厅声压级的升高，噪声污染会加重，且随着频率的升高，声压级呈现一个先降低后升高的过程，且在4000Hz达到最低，1600Hz最高，若要适当减少噪声污染，可采取吸声处理，吸声处理可吸收高频段噪声，降低噪声污染，以达到乘客对用餐舒适度的要求。

本文的特色：借助 VA One 仿真模拟噪声环境，通过餐厅对就餐人员的噪声的实际测量获得人员噪声激励，并添加单极子模拟人和扬声器声音的变化，通过仿真计算，获得餐厅噪声的分布和传播特征，提出相应的控制噪声方法。

关键词：邮轮；娱乐噪声；Virtual.Lab；VA One；单极子

Abstract

All kinds of recreational activities, such as eating, drinking coffee, watching movies and exercising, will be carried out on the cruise ship. These activities will produce noise, which will affect the work and rest of the crew and passengers and endanger human health. According to the regulations on the noise level of cruise ship indoor entertainment in the Cruise Ship Code, the maximum noise level in all public places on the cruise ship cannot exceed 70dB, otherwise it will affect human hearing and endanger human health.

In this paper, a large restaurant is taken as the research object. First, the radiated sound field of the loudspeaker is simulated and calculated by means of LMS Virtual.Lab Acoustic software, and the calculated result is derived as the excitation of the sound source. Next, VA One software is used to model the restaurant, and a simulation calculation of the restaurant is established. Then VA One software is used to build a sound cavity, connect the sound cavities, input the noise spectrum of people and speakers in the form of monopoles and set them in the large and small sound cavities of the restaurant. The increase or decrease of the number of people is used to simulate the different noise characteristics of the restaurant in the early, middle and late periods. Finally, the sound field distribution of the restaurant under different conditions is obtained through calculation.

The results show that the increase of the number of people will lead to the increase of the sound pressure level of the restaurant, and the noise pollution will be aggravated. With the increase of the frequency, the sound pressure level presents a process of first decreasing and then increasing, and reaches the lowest at 4000Hz and the highest at 1600Hz. To reduce the noise pollution appropriately, sound absorption treatment can be adopted. The sound absorption treatment can absorb high-frequency noise and reduce the noise pollution, so as to meet the requirements of passengers on dining comfort.

The characteristics of this paper are as follows: VA One is used to simulate the noise environment, the noise excitation of the dining staff is obtained through the actual measurement of the noise of the dining staff in the dining hall, and monopoles are added to simulate the changes of human and loudspeaker sounds. Through simulation calculation, the distribution and propagation characteristics of the noise in the dining hall are obtained, and the corresponding noise control methods are proposed.

Key Words：cruise ship；entertainment noise；Virtual.Lab；VA One；Monopole

目 录

摘要---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Ⅰ

Abstract----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Ⅱ

第1章 绪论---------------------------------------------------------------------------------------------------3

1.1 课题研究背景 3

1.2课题研究目的和意义 3

1.2.1 研究目的 3

1.2.2 研究的理论意义 4

1.2.3研究的实际应用价值----------------------------------------------------------------------4

1.3课题研究现状 5

1.3.1国内研究现状 5

1.3.2国外研究现状 5

1.4 课题研究的内容和方法 6

1.4.1研究内容 6

1.4.2 研究方法 7

1.5 论文的结构 7

第二章 噪声基本理论与声环境标准 9

2.1 声音的传播特性 9

2.1.1 基本理论 9

2.1.2 传播原理 9

2.2 噪声的概念与危害 10

2.2.1 噪声的概念 10

2.2.2 噪声的危害 10

2.3 声学数值计算方法与声环境标准 11

2.3.1 声学数值计算方法 11

2.3.2 声环境标准 11

2.3.4 振动噪声基本要求 12

2.4 本章小结 12

第三章 扬声器辐射声场的仿真计算 13

3.1 Virtual.Lab Acoustics 软件平台介绍 13

3.1.1 有限元计算理论 13

3.1.2 边界元计算理论 15

3.2 基于 Virtual.Lab Acoustics 的扬声器辐射声场仿真计算-----------------------------------16

3.2.1 音响结构有限元模型 16

3.2.2 不同频率下结构模态频率和对应的振型 17

3.2.3 场点上的声压级云图 19

3.2.4 声压级频谱 19

第四章 餐厅建模和噪声测量 21

4.1餐厅模型的建立 21

4.1.1 VAOne 软件平台介绍 21

4.1.2 VA One建模基本步骤 21

4.1.3 邮轮餐厅模型的建立 23

4.1.4 声腔的建立与连接 25

4.2 实际餐厅噪声频谱的测量 26

4.2.1餐厅地点的选取和测量思路 26

4.2.2测量仪器简介 26

4.2.3实验流程和测量结果分析 27

4.3 本章小结 29

第五章 餐厅噪声仿真计算 30

5.1 餐厅噪声模型高频段区域的划分 30

5.1.1餐厅模型高低频段的划分 30

5.1.2统计能量法理论基础 30

5.2高频段餐厅噪声的仿真计算 32

5.2.1高频段餐厅模型噪声的分布及传播规律 33

5.2.2 高频段餐厅模型不同时段的噪声特性 34

5.3本章小结 37

第六章 结论 38

参考文献 40

致 谢 41

第1章 绪论

1.1 课题研究背景

邮轮被誉为造船业“皇冠上的明珠”，也有人形容它是“技术与工艺”的最佳融合，是我国高技术船舶中仍没有取得突破的重点领域，是我国船舶工业综合能力迈向高端的要标志。在全球造船业步履维艰的今天，全球建造豪华邮轮的五大造船厂却风景独好。有资料表明，到2022 年全球将新建造49 艘豪华邮轮。遗憾的是，这其中没有一艘是中国公司订购的。也就是说，中国本土的邮轮公司只能花高价购买从外国公司转手的新邮轮，或仅从事邮轮产业下游的港口接待、包船售票等低端、低利服务。另一方面，中国邮轮市场的发展速度远超预测，上海吴淞国际邮轮港已成为亚洲最大的邮轮港，客流量年增速超过 40%。中国建造属于自己的邮轮已刻不容缓。但是，西方一直在世界邮轮制造业中占据着垄断的地位，目前全球正在运营的400多艘邮轮中，绝大多数都是由位于欧洲的厂家建造。我国的邮轮自主生产事业仍处在起步阶段，上海外高桥造船厂于 2015年末宣布，将与国内、外多家船舶设计机构合作，建造首艘国产10 万吨级以上豪华邮轮；中船工业集团在2017年3月提出，计划通过引进船型平台或优化现有船型的方式，争取在2021 建成交付我国首艘本土建造、本土运营的中小型邮轮。

邮轮是以运输为目的，兼具休闲娱乐功能的高端客船，其对 NVH 性能的要求很高。CCS基于近年来的科技研究成果，围绕邮轮的功能需求，识别出邮轮的技术要点和难点，并充分考虑现阶段业界对邮轮的技术诉求，编制了《邮轮规范》^[1]并于2017年1月1日生效。《邮轮规范》中明确了包括乘客空间、舒适度和乘客休闲设施等三方面要求。其中，评价邮轮舒适度的指标包括噪声、振动和室内气候三个方面，规定在邮轮设计阶段应评估船体振动和舱室噪声情况^[2]并向CCS提交计算报告。邮轮室内娱乐噪声作为噪声分布的一种形式，主要噪声源为人和音响，且对船员和乘客的生活具有一定影响，本文根据相关软件的分析，对邮轮上某娱乐场所进行噪声特性研究，并为设计降低噪声的方案提供帮助。

1.2课题研究目的和意义

1.2.1研究目的

现在步入21世纪，人们对生活水平的追求也在逐渐提高，与此同时人们对精神与娱乐方面的需求也在不断提高，从而有大量的休闲娱乐活动^[3]，例如邮轮娱乐、邮轮度假已经变得十分常见。其中在邮轮上聚餐和喝咖啡比较常见，它能够满足人们生活品质的要求，比较趋于大众化，它已经成为人们在休闲时的娱乐活动之一。本文分别邮轮上某餐厅为研究对象，分析研究邮轮上乘客娱乐活动所产生的噪声特征。通过 VA One 软件^[4]对环境进行简单的建模，然后进行仿真模拟，分析研究噪声的空间传播特征，采取措施改进邮轮娱乐场所的隔声系统，降低噪声的传播。

1.2.2研究的理论意义

对邮轮娱乐活动产生的噪声特性进行研究，主要是从应对邮轮生活和经济建设两个方面考虑的，一方面娱乐活动噪声的控制，可以减小噪声在空气和舱室中的传播，从而改善室内娱乐周边的生活环境，提升乘客和船员的生活环境质量；另一方面，噪声与振动的控制是促进国家工业化，进行经济建设的重要因素，可以使各种娱乐设备或产品不仅音质更优，而且产生的噪声相对较低^[5]。

邮轮娱乐活动产生的噪声的危害^[6]：

• • • 1. 邮轮娱乐场所产生的噪声会干扰到周围船员和乘客的工作与休息，高分贝的噪声会损伤人的听力，对人体的健康产生一系列不利的影响。
      2. 邮轮娱乐场所产生的噪声过大时，会引起室内墙壁和建筑物的振动，使其产生一定的损坏。
      3. 邮轮娱乐场所产生噪声的设备也会因为自身的振动而有所损坏。

近年来，对邮轮娱乐场所噪声控制^[7]的研究越来越多，其中在声源处进行控制和传播途径中控制，被认为是一种比较理想的控制方法，对噪声声源的优化以及邮轮娱乐场所的建设进行了深入的研究。目前国内外一些科研机构已经成功研发出针对邮轮娱乐场所室内结构声学优化的设计，并研究了统计能量法对于邮轮娱乐噪声的作用。

但是实际中大多应用都是通过在传播途径上进行噪声控制，虽然在噪声源上优化和控制噪声更加有效，但其成本代价的消耗也不能忽视。且噪声越低对设备和技术的要求也越高、对成本的消耗也更大，降低了其在应用中的经济性。

尽管邮轮舱室噪声的控制已经得以实现，但也只是消除了一小部分，依然还有很大一部分噪声没有消除。所以对邮轮室内娱乐活动的噪声特征研究一方面对噪声的优化控制具有指导意义；另一方面若将模拟数据与实验数据进行比对分析，可以验证人作为声源对邮轮室内娱乐噪声特性的影响，对噪音控制措施的推广使用有很强的现实意义。并且，通过对邮轮娱乐活动噪声传播的研究有利于对噪音的衰减特性的了解，从而在传播途径上找到最佳的控制噪音的方法，因而有必要开邮轮室内娱乐活动的噪声特征的研究。

1.2.3 研究的实际应用价值

1、研究邮轮内娱乐活动的噪声特征，能有效地降低邮轮娱乐活动所产生的噪声对周围船员和乘客的影响，改善船员和乘客的船上生活环境质量，使人们的生活工作与娱乐活动之间的影响降到最低，促进船上生活的和谐。

随着船上娱乐活动的普遍化，从而引发一系列的噪声困扰的问题。加之国家在这方面的管理并未形成完善的体系，导致邮轮娱乐场所的隔音控制不得当，过大的声音影响周围船员和乘客正常工作休息。因此，很有必要去研究娱乐活动的噪声传播特征。对邮轮室内娱乐中的人群进行研究分析，可以研究室内娱乐的噪声特性，改善船上生活，促进船上生活和谐。

2、保护人体健康，创造一个安静舒适的环境。

尽管室内娱乐作为邮轮上不可缺少的一部分，但是人群和室内音响设备所产生的噪音会破坏周围的声环境，会影响暴露在其噪声范围中乘客的工作和休息。长时间处于噪声之中，乘客们情绪会比较烦躁，会严重影响生活效率和睡眠质量，导致心理问题^[8]，甚至会影响到听力水平，引发听觉系统﹑神经系统以及心血管系统等多种疾病^[9]。

总之，噪声对人体的负面影响过大，通过软件对邮轮上娱乐场所之中的噪声进行仿真分析， 寻找最佳的解决方案，最终给乘客创造一个相对安静、噪声小的生活环境，使得工作休息环境更加舒适。

1.3 课题研究现状

通过文献调研可以发现，近年来国内外对邮轮上娱乐活动的噪声特征的研究已经得到开展，且不同文献的研究有着不同的侧重点。研究邮轮娱乐活动所产生的噪音问题，解决方案主要有以下几点：邮轮上室内娱乐的场所的类型、室内娱乐活动的类型、对娱乐场所进行建模分析，目前国内外对声音与传播控制特征的实验与模拟已经开展了大量工作并取得了一定成果。

1.3.1 国内研究现状

对于邮轮室内娱乐活动噪声特征的实验与模拟已经开展了大量工作并取得了一定成果。闫森森、刘一鸣^[10]教授等人研究发现舱室噪声控制方式按照降噪原理分为主动的有源降噪和被动的结构优化两种方式。目前，国内的船厂及船舶研究所的控制方法还是以结构及声学优化为主，通过帖敷阻尼及吸声材料降低噪声超标舱室的声学响应。这种思路往往是船舶已经建造完成，针对异常舱室的一种补偿措施。为此，基于统计能量法(SEA)讨论某船舶舱室特性及降噪措施。

欧礼坚、李德玉^[11]等人基于噪声预报和分析软件VA One，采用能量统计法（SEA）对某船舱室噪声进行了仿真计算和分析预报。计算中分别对空气噪声、结构噪声、空气噪声及结构噪声共同作用3种状态进行了计算，计算结果表明：机舱属于噪声源，其噪声组成中占主导的为空气噪声；驾驶室（门和窗关闭状态）因远离噪声源，起主要作用的为结构噪声。

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