RAYNOISE simulatiesoftware voor grote geluidsvelden uit België

Inleiding tot de geometrische akoestiek software raynois: RAYNOISE is een grootschalig geluidsveldsimulatie softwaresysteem ontwikkeld door het Belgische akoestische ontwerpbedrijf LMS. De belangrijkste functie is het simuleren van verschillende akoestische gedragingen van gesloten ruimtes, open ruimtes en semi-gesloten ruimtes. Het kan het fysische proces van geluidsvoortplanting nauwkeurig simuleren, inclusief: spiegelreflectie, diffuse reflectie, wand- en luchtabsorptie, diffractie en transmissie, en kan uiteindelijk het luistereffect van de ontvangende positie nabootsen. Het systeem kan op grote schaal worden gebruikt bij het ontwerpen van de geluidskwaliteit in hallen, het voorspellen en beheersen van industriële ruis, het ontwerpen van opnameapparatuur, het ontwerp van spraaksystemen op openbare plaatsen zoals luchthavens, metro's en stations, en het schatten van geluid in wegen, spoorwegen en stadions.
Basisprincipes van het RAYNOISE-systeem:
Het RAYNOISE-systeem kan in wezen worden beschouwd als een auralisatiesysteem voor geluidskwaliteit (voor details over "auralisatie", zie referentie [1]). Het is voornamelijk gebaseerd op geometrische akoestiek. Geometrische akoestiek gaat ervan uit dat geluidsgolven in een akoestische omgeving zich voortplanten in de vorm van geluidsstralen. Na een botsing met een medium of interface (zoals een muur) gaat een deel van de energie van de geluidsstraal verloren. Op deze manier is de energieaccumulatiemodus van de geluidsgolf op verschillende posities in het geluidsveld ook anders. Als een akoestische omgeving wordt beschouwd als een lineair systeem, dan kan het akoestische effect op elke positie in de akoestische omgeving alleen worden verkregen door de kenmerken van de geluidsbron door de impulsrespons van het systeem te kennen. Daarom is het verkrijgen van de impulsrespons de sleutel tot het hele systeem. In het verleden werd meestal de analoge methode gebruikt, dat wil zeggen dat de impulsrespons werd verkregen met behulp van een schaalmodel. Sinds het einde van de jaren 1980, met de snelle ontwikkeling van de computertechnologie, is de digitale technologie geleidelijk dominant geworden. De kern van digitale technologie is het gebruik van multimediacomputers om modellen te bouwen en programma's om impulsreacties te berekenen. Deze technologie is eenvoudig, snel en heeft de kenmerken van een continu verbeterende nauwkeurigheid, die ongeëvenaard zijn door analoge technologie. Er zijn twee bekende methoden voor het berekenen van impulsreacties: de Mirror Image Source Method (MISM) en de Ray Tracing Method (RTM). Beide methoden hebben hun eigen voor- en nadelen [1]. Later werden enkele methoden ontwikkeld die ze combineerden, zoals de Conical Beam Method (CBM) en de Triangular Beam Method (TBM) [1]. RAYNOISE gebruikt een combinatie van deze twee methoden als kerntechnologie voor het berekenen van de impulsrespons van het geluidsveld [2].

Toepassing van het RAYNOISE systeem:

RAYNOISE kan op grote schaal worden gebruikt op het gebied van industriële geluidsvoorspelling en -beheersing, omgevingsakoestiek, architecturale akoestiek en het ontwerp van gesimuleerde echte systemen, maar de oorspronkelijke bedoeling van de ontwerper was nog steeds kamerakoestiek, dat wil zeggen, het werd voornamelijk gebruikt voor computersimulatie van de geluidskwaliteit van hallen. Om de geluidskwaliteit van een hal te ontwerpen, is het eerst nodig om nauwkeurig en snel een driedimensionaal model van de hal op te stellen, omdat dit direct verband houdt met de nauwkeurigheid van computersimulatie. Het RAYNOISE-systeem biedt een gebruiksvriendelijke interactieve interface voor computermodellering. Gebruikers kunnen driedimensionale modellen die zijn gegenereerd door AutoCAD of HYPERMESH rechtstreeks invoeren, of ze kunnen modellen selecteren in de systeemmodelbibliotheek en de definitie van het model voltooien. De belangrijkste stappen van het modelleren zijn: (1) Start RAYNOISE; (2) Selecteer het model; (3) Voer de geometrische afmetingen in; (4) Definieer de materialen en eigenschappen van elk oppervlak (inclusief geluidsabsorptiecoëfficiënt, enz.); (5) Definieer de kenmerken van de geluidsbron; (6) Definieer het ontvangstveld; (7) Andere instructies of definities, zoals het aantal in aanmerking genomen geluidslijnen, het aantal reflectieniveaus, enz. De gebruiker kan de muis gebruiken om de kenmerken van het gedefinieerde model en zijn interne structuren vanuit verschillende hoeken op het scherm te bekijken (onderscheiden door kleur). Dan kun je beginnen met rekenen. Door de berekeningsresultaten te verwerken, kunt u akoestische parameters verkrijgen, zoals het geluidsdrukniveau, het A-geluidsniveau, het echogram en de frequentie-impulsresponsfunctie van een bepaald punt in het ontvangende interessegebied. Als je toch het luistereffect van dit punt wilt weten, kun je de impulsrespons eerst omzetten in een binaurale overdrachtsfunctie en deze samenvoegen met het droge signaal dat vooraf in de echovrije kamer is opgenomen, zodat je het luistereffect van dit punt via je oren kunt horen.

1. De oorsprong van de "lokale ruisonderdrukkingstechnologie"

Op dit moment is geluidsoverlast gebruikelijk op industriële locaties van olie- en gasvelden. In China beschikt geluidsbeheersing over de technische voorwaarden en middelen om over te stappen van passieve bescherming naar actieve bescherming, en kan het beginnen met het gericht uitvoeren van de overeenkomstige behandeling van locaties met veel lawaai. In de afgelopen jaren zijn de olievelden van China National Petroleum Corporation begonnen met het verhogen van de investeringen in de behandeling van geluidsgevaar, en sommige olie- en gasvelden hebben grootschalige geluidsbehandelingsprojecten op productielocaties uitgevoerd.

In het geval van beperkte investeringen in geluidsbehandeling kan geavanceerde computertechnologie worden gebruikt om "lokale geluidsreductie" in lokale gebieden te bereiken, waardoor ervoor kan worden gezorgd dat de vaste patrouilleroutes van werknemers op het werk minder dan 85 dB(A) bedragen. Dit is de "lokale ruisonderdrukking" technologie in de geluidsbehandeling in de olie- en gasindustrie.

2. "Lokale ruisonderdrukking"-technologie en software voor geluidsveldsimulatie RAYNOISE-systeem

Gewoonlijk geven de meeste akoestische bedrijven er de voorkeur aan om voor geluidsbeheersing in olie- en gasveldinstallaties met overmatig geluid de binnenmuren en daken te bedekken met geluidsabsorbers van verschillende structuren en materialen, en vervolgens een redelijke geluidsisolatie- en trillingsreductiebehandeling uit te voeren op de apparatuur die veel geluid produceert. Zolang de structuur en materialen die geschikt zijn voor het geluidsveld en de geluidskwaliteitskenmerken worden gebruikt, en de factoren zoals ventilatie, warmteafvoer, inspectie en onderhoud van de apparatuur in aanmerking worden genomen, zal het bovenstaande ontwerpschema over het algemeen goede geluidsreducerende effecten bereiken. Dit vereist ongetwijfeld voldoende investeringssteun. Als de investering van de bouweenheid in geluidsbeheersingsprojecten beperkt is of als ze beperkte investeringen wil gebruiken voor de beheersing van meer plaatsen met een te hoog geluidsniveau, is een nieuwe technologie nodig als ondersteuning. De uiteindelijke rijpheid van de technologie voor "lokale ruisonderdrukking" moet worden toegeschreven aan de toepassing van de "geluidsveldsimulatiesoftware RAYNOISE system".

De geluidsveldsimulatiesoftware RAYNOISE-systeem, de belangrijkste functie is het simuleren van verschillende akoestische gedragingen van gesloten ruimtes, open ruimtes en semi-gesloten ruimtes, en het kan het fysieke proces van geluidsvoortplanting nauwkeurig simuleren. Dit omvat: spiegelreflectie, diffuse reflectie, wand- en luchtabsorptie, diffractie en transmissie, en kan uiteindelijk het luistereffect op de ontvangende positie nabootsen. Het systeem kan op grote schaal worden gebruikt bij geluidssimulatie van industriële installaties, geluidsvoorspelling en analyse van cabines, treinen en autocabines; Ontwerp van spraaksystemen op openbare plaatsen zoals luchthavens, metro's en stations, en voorspelling en analyse van verkeerslawaai van wegen, spoorwegen en tunnels. Daqing Theater gebruikt bijvoorbeeld het RAYNOISE-systeem voor het ontwerp van akoestische optimalisatie, en sommige simulatieresultaten zijn als volgt.
De simulatiemethode van het technische ontwerp van de ruisonderdrukking is:
1. Voer eerst de structuur van het gebouw in de computermodellering in volgens de werkelijke grootteverhouding, en voer vervolgens de verdelingspositie en ruiswaarde van de ruisbron in de computer in, en het RAYNOISE-systeem zal de geluidsveldomgeving in de gebouwstructuur weerspiegelen (weergegeven met een kleurenspectrum).
2. Voer verschillende akoestische maatregelen en hun ruisonderdrukkingshoeveelheden in de computermodellering in, en het RAYNOISE-systeem zal de veranderingen in de geluidsveldomgeving in de gebouwstructuur weerspiegelen (geïdentificeerd door kleurveranderingen).
3. Volgens het door Partij A aangewezen arbeidsbeschermingsgebied, past u de installatielocatie en de hoeveelheid akoestische maatregelen meerdere keren aan volgens akoestische berekeningen en technische ervaring, en selecteert u de meest kosteneffectieve oplossing die de geluidsomgeving van het beschermingsgebied kan laten voldoen aan de norm uit verschillende simulatieresultaten.

Het RAYNOISE-systeem kan de geluidsveldverdeling en de geluidskwaliteitsparameters zeer nauwkeurig simuleren op basis van de werkelijke gemeten ruiswaarden, verschillende oplossingen simuleren, het ruisonderdrukkingseffect voorspellen en testen, de zwakke schakels in het ontwerp vinden en het ontwerp optimaliseren. Voordien kon de "lokale ruisonderdrukkingstechnologie" bij geluidsbeheersing niet alleen worden gerealiseerd door akoestische berekeningen en technische ervaring. Door het toepassen van het RAYNOISE systeem wordt niet alleen het concept van de "local noise reduction" technologie gerealiseerd, maar kunnen ook diverse soorten akoestische ontwerpen nauwkeurig worden afgerond.

3. Toepassingen
Een pompkamer in Liaohe Oilfield maakt gebruik van het RAYNOISE-systeem voor het ontwerp van ruisonderdrukking.
Onder normale omstandigheden draait er slechts één oppervlaktepomp en één schoonwaterpomp, dus we hoeven alleen een geluidsreductieontwerp uit te voeren volgens de bedrijfsomstandigheden van een enkele pomp. Na detectie en analyse ter plaatse gebruikten we het RAYNOISE-systeem voor ruisspectrumanalyse en computersimulatie, waarbij we voornamelijk het ruisonderdrukkingsontwerp gebruikten dat de installatie van geluidsabsorbers in de pompkamer en de installatie van geluidsisolatiebarrières rond de apparatuur combineert. De volgende vier schema's worden gebruikt voor vergelijkende analyse.
4. Vooruitzichten van "lokale ruisonderdrukkingstechnologie" "Grijp gezondheid wanneer werknemers gezond zijn" is een managementconcept dat algemeen wordt erkend door de huidige veiligheids- en milieubeschermingsmanagers. Met de intelligente ontwikkeling van geluidsbeheersing en -beheer zal het geluidsbeheer van olie- en gasindustrieterreinen (zoals pompkamers, stookruimten of verwarmingsruimten, ventilatorruimten, motorkamers, compressorruimten, generatorruimten, olieleidingwerkplaatsen, boorlocaties en ondersteunende dienstruimten, enz.) een nieuwe ontwikkelingsfase ingaan onder invloed van "lokale geluidsreductie"-technologie.
Industriële geluidsbeheersing
• Bepaal het geluidsdrukniveau van het geluid dat wordt gegenereerd door machines en apparatuur in de fabriek
• Bereken het geluid dat door machines en apparatuur wordt uitgestraald naar aangrenzende ruimtes of buiten de fabriek
• Evalueer verschillende oplossingen voor geluidsbeheersing, zoals geluidsabsorberende pads, lay-out van machines en apparatuur, fabrieksontwerp, enz., om het uitgestraalde geluidsvermogen te verminderen
Toepassingen in de omgevingsakoestiek
• Evalueer de geluidsimpact van snelwegen, fabrieken, enz.
• Ontwerp geoptimaliseerde geluidsisolerende barrières en obstakels (positie, lengte, hoogte, materiaal, enz.)
Toepassingen voor binnenakoestiek
• Evalueer de nagalmtijd
• Evalueer en optimaliseer de spraakverstaanbaarheid in openbare gebouwen (metrostations, luchthaventerminals, enz.) Gebouwen, grote winkelcentra, enz.)
• Selecteer de ideale plaatsing van de luidsprekers
• Redelijke plaatsing van geluidsmaskeersystemen (zoals bibliotheken)
• Minimaliseer het verbruik van dure geluidsabsorberende materialen om de kosten te verlagen
• Onderzoek naar spraakverstaanbaarheid en privacy in open ruimtes (banken, open ontwerpkamers, enz.)
• Akoestisch ontwerp van de concertzaal (helderheid, toegankelijkheid, nagalm, enz.)
• Diffuus schermontwerp en plaatsing
• Vergelijking van akoestische oplossingen voor verschillende ruimte-indelingen
Structureel blokschema van elke componentmodule
Elke module wordt één voor één toegelicht aan de hand van de volgende vier aspecten:
Overzicht van de belangrijkste functies
Grafische gebruikersinterface
• Grafische interface op basis van OSF/Motif of MS-Windows
• Intuïtieve vervolgkeuzemenu's
• Werkbalken met sneltoetsen
• Aanpasbare werkbalken
• Online hulp
Geometrie-interfaces
• DXF-formaat, inclusief laaginformatie
• Ondersteunt de meeste bestandsindelingen voor CAE-geometrie
Invoer gegevens
• Geometrie-invoer ondersteunt groepsdefinitie en attribuutnummering
• Puntselectie, vakselectie, vrije selectie
• Modellen met gesloten en/of open geometrie
• Luchtabsorptie volgens het model van Harris
• Materiaaleigenschappen ondersteunen 1/3 octaaf of frequentietabel
• Ondersteunt absorptiecoëfficiënt, verstrooiingscoëfficiënt, transmissiecoëfficiënt
• Inclusief materiaaldatabase
• Punt-, lijn- en paneelgeluidsbronnen (bevestigd aan polygoonzijden)
• Ondersteunt invoer van richtingsgevoeligheidsdiagrammen van de geluidsbron, horizontale en verticale polaire coördinatentabellen
• Ondersteunt coherente/onsamenhangende geluidsbronnen
• Veldpunten: punt, lijn, oppervlak, cirkel, cilinder, bol, hexaëder
Analyse, analyse en oplossing
•Efficiënte virtuele bronzoekmachine (conische straal en driehoekige straalmethode)
•Multi-orde diffuse reflectie op basis van de methode voor het volgen van geluidsstralen
•Continue staartcorrectie
•Diffractie van geluidsbron en virtuele bron
•Smalbandanalyse van coherente geluidsbron
•Methode voor paneelgeluidsbronnen om transmissie te simuleren
•Instelbare berekeningsparameters, zoals aantal geluidsstralen, aantal reflecties, tijdvenster, enz.
•Snelle statistische berekening van de nagalmtijd met behulp van het gemiddelde vrije pad
•Gelijktijdige berekening van standaarddiagram, frequentieresponsfunctie, echograaf, enz.
•Rijke reeks akoestische resultaten: SPL (geluidsdrukniveau), STI (spraakverstaanbaarheid), RT60 (60 ms nagalmtijd), enz.
Nabewerker
•Visuele weergave van modelmaterialen en akoestische resultaten
•Grafische resultaten: wolkenkaart, hoogtelijn, vervormingsveld, enz.
•Resultaten van de frequentieresponsfunctie: XY-curvediagram met verschillende opties (gewogen dB, FFT-transformatie, enz.)
•Echografische resultaten, waarmee geluidsstraalpaddiagrammen op geometrische modellen kunnen worden getekend
Auralisatie
• Binaurale impulsrespons
• Faseconvolutie-uitgang van droog signaal opgenomen in echovrije kamer: WAV, AU, AIFF en andere formaten
Andere opmerkingen over deze software:
RAYNOISE is een grootschalig softwaresysteem voor geluidsveldsimulatie dat is ontwikkeld door LMS, een Belgisch akoestisch ontwerpbedrijf. De belangrijkste functie is het simuleren van verschillende akoestische gedragingen van gesloten, open en semi-gesloten ruimtes. Het kan het fysische proces van geluidsvoortplanting nauwkeurig simuleren, inclusief: spiegelreflectie, diffuse reflectie, wand- en luchtabsorptie, diffractie en transmissie, en kan uiteindelijk het luistereffect op de ontvangende positie nabootsen. Het systeem kan op grote schaal worden gebruikt bij het ontwerpen van de geluidskwaliteit in hallen, het voorspellen en beheersen van industriële ruis, het ontwerpen van opnameapparatuur, het ontwerp van spraaksystemen op openbare plaatsen zoals luchthavens, metro's en stations, en het schatten van geluid in wegen, spoorwegen en stadions.
Basisprincipe van het RAYNOISE-systeem
Het RAYNOISE-systeem kan eigenlijk worden beschouwd als een geluidskwaliteitsauralisatiesysteem (voor details over "auralisatie", zie referentie [1]). Het is voornamelijk gebaseerd op geometrische akoestiek. Geometrische akoestiek gaat ervan uit dat geluidsgolven in een akoestische omgeving zich voortplanten in de vorm van geluidsstralen. Na een botsing met een medium of interface (zoals een muur) gaat een deel van de energie van de geluidsstraal verloren. Op deze manier is de energieaccumulatiemodus van de geluidsgolf op verschillende posities in het geluidsveld ook anders. Als een akoestische omgeving wordt beschouwd als een lineair systeem, dan kan het akoestische effect op elke positie in de akoestische omgeving alleen worden verkregen door de kenmerken van de geluidsbron door de impulsrespons van het systeem te kennen. Daarom is het verkrijgen van de impulsrespons de sleutel tot het hele systeem. In het verleden werd meestal de analoge methode gebruikt, dat wil zeggen dat de impulsrespons werd verkregen met behulp van een schaalmodel. Sinds het einde van de jaren 1980, met de snelle ontwikkeling van de computertechnologie, is de digitale technologie geleidelijk dominant geworden. De kern van digitale technologie is het gebruik van multimediacomputers om modellen te bouwen en programma's om impulsreacties te berekenen. Deze technologie is eenvoudig, snel en heeft de kenmerken van een continu verbeterende nauwkeurigheid, die ongeëvenaard zijn door analoge technologie. Er zijn twee bekende methoden voor het berekenen van impulsreacties: de Mirror Image Source Method (MISM) en de Ray Tracing Method (RTM). Beide methoden hebben hun eigen voor- en nadelen [1]. Later werden enkele methoden ontwikkeld die ze combineerden, zoals de Conical Beam Method (CBM) en de Triangular Beam Method (TBM). RAYNOISE gebruikt deze twee methoden in combinatie als kerntechnologie voor het berekenen van de impulsrespons van het geluidsveld.
Toepassing van het RAYNOISE-systeem
RAYNOISE kan op grote schaal worden gebruikt op het gebied van industriële geluidsvoorspelling en -beheersing, omgevingsakoestiek, architecturale akoestiek en het ontwerp van gesimuleerde echte systemen, maar de oorspronkelijke bedoeling van de ontwerper was nog steeds kamerakoestiek, dat wil zeggen, het werd voornamelijk gebruikt voor computersimulatie van de geluidskwaliteit van hallen. Om de geluidskwaliteit van de hal te ontwerpen, is het eerst nodig om nauwkeurig en snel een driedimensionaal model van de hal op te stellen, omdat dit direct verband houdt met de nauwkeurigheid van computersimulatie. Het RAYNOISE-systeem biedt een gebruiksvriendelijke interactieve interface voor computermodellering. Gebruikers kunnen driedimensionale modellen die zijn gegenereerd door AutoCAD of HYPERMESH rechtstreeks invoeren, of ze kunnen modellen selecteren in de systeemmodelbibliotheek en de definitie van het model voltooien. De belangrijkste stappen van het modelleren zijn: (1) Start RAYNOISE; (2) Selecteer het model; (3) Voer de geometrische afmetingen in; (4) Definieer de materialen en eigenschappen van elk oppervlak (inclusief geluidsabsorptiecoëfficiënt, enz.); (5) Definieer de kenmerken van de geluidsbron; (6) Definieer het ontvangstveld; (7) Andere instructies of definities, zoals het aantal in aanmerking genomen geluidslijnen, het aantal reflectieniveaus, enz. De gebruiker kan de muis gebruiken om de kenmerken van het gedefinieerde model en zijn interne structuren vanuit verschillende hoeken op het scherm te bekijken (onderscheiden door kleur). Dan kun je beginnen met rekenen. Door de berekeningsresultaten te verwerken, kunt u akoestische parameters verkrijgen, zoals het geluidsdrukniveau, het A-geluidsniveau, het echogram en de frequentie-impulsresponsfunctie van een bepaald punt in het ontvangende interessegebied. Als je toch het luistereffect van dit punt wilt weten, kun je de impulsrespons eerst omzetten in een binaurale overdrachtsfunctie en deze samenvoegen met het droge signaal dat vooraf in de echovrije kamer is opgenomen, zodat je het luistereffect van dit punt via je oren kunt horen.