求。 声源激励频谱借鉴文献 [1]中变压器正面 1 m
处噪声频谱给出，如图 3 a 所示。对于结构子系统内 损耗因子可以通过查材料手册获得，本文通过查找 材 料 手 册 ，获 得 混 凝 土 墙 体 内 损 耗 因 子 为 1.5 × 10-2 ，隔音门内损耗因子为 1.0 × 10-2 ；通过参考 相关文献 [6]的取值，以及结合该损耗因子在同类型 变电站的运用 [7]，本文声腔子系统内损耗因子采用 如图 3b 所示的频谱。
间子系统（右）的划分。该混凝土结构的主变室主尺 度为：长 11 m，宽 10 m，高 12.2 m。两个进风口折算 后的尺寸均为：长 1.2 m，高 0.95 m。天窗尺寸均为： 长 4.1 m，宽 1.56 m，高 1.66 m。排风口尺寸：0.7 m× 0.7 m。主变室南面墙体上设有钢制材料的隔声大 门，尺寸为：长 7 m，高 6.6 m，厚度与墙体厚度一致， 均为 0.15 m。
收稿日期：2014-01-20 作者简介：梅天龙（1988- ），男，湖北赤壁人，硕士生，主要研
究方向：水声工程、船舶水动力性能。 通信作者：吴静萍，女，硕士生导师。
E-mail: wujp@
使用传统的模态分析方法研究工程结构系统的 动力学问题已有很长的历史，这种研究动力学问题 的方法局限于对能够清楚辨认的有限数量的低阶模 态进行分析，分析误差随着频率范围向更高扩展而 增大，分析难度随着结构复杂程度而增加。研究工 程结构系统振动问题的困难是高阶模态参数的不确 定性。因此，有学者使用统计模态的概念，把振动能 量作为描述振动的基本参数,并根据振动波和模态 间存在着的内在联系，建立分析声、结构振动和其它 不同子系统耦合动力学的统计能量分析方法( Statistical Energy Analysis 缩写为 SEA) [2]。统计能量 分析方法适用于分析含有中高频、高模态密度的复 杂系统的耦合动力学问题，例如使用统计能量分析 可预示复杂系统的内外声振环境等问题。
(3)
式中 P（i i = 1，2⋯k ）为时间平均上的输入能量；ω 为分析频段的中心频率；ηi 为阻尼损耗因子；ηij 为 耦合损耗因子；ni 为模态密度；Ei 为系统能量。
因而，只要获取系统的输入功率、模态密度、损 耗 因 子 就 能 求 解 方 程 ，进 而 可 以 获 得 子 系 统 能 量 Ei ，由子系统能量 Ei 求解工程量。
第 34 卷 第 6 期 2014 年 12 月
噪声与振动控制 NOISE AND VIBRATION CONTROL
Vol 34 No.6 Dec. 2014
文章编号：1006-1355(2014)06-0126-05
应用 VA One 统计能量法预报户内变电站噪声探索
梅天龙 1，吴静萍 1，樊 红 2，许 玲 1
Abstract : The indoor substations in cities have solved the problem of citizen electricity necessity, while they cause serious noise pollution. It is particularly important for the preliminary design to predict the Sound Pressure Level (SPL) of the substation noise, so as to take further measures to reduce the noise. In this paper, taking a typical indoor substation as an example, a model for acoustic simulation based on statistical energy analysis method is established and analyzed with the software VA One, and the indoor and outdoor sound fields of the main transformer chamber of the substation are simulated. Then, the effects of the intensity of the sound source SPL, the height and the absorption coefficient of the sound-absorbing wall on the SPL of the sound fields are studied. This work gives a reference for noise prediction and noise reduction design of indoor substations.
Study on Application of Statistical Energy Analysis Method and VA One Software to Predict Indoor Substation Noise
MEI Tian-long 1 , WU Jing-ping 1 , FAN Hong 2 , XU Ling 1
Key word:acoustics ; indoor substation ; noise simulation ; VA One ; statistical energy analysis method
随着城市电力需求量逐渐增大，供电负载越来 越高，很多变电站开始往人口集中的城市建立 。 [1] 建立城市户内变电站缓解了城市电力供应压力的同 时 ，也 对 居 民 相 对 集 中 的 城 区 造 成 了 严 重 噪 声 污 染。城区较偏远地带而言，服务对象层次要求高，因 而居民对工作和居住环境的要求更加苛刻，这也是 导致不断有居民对户内变电站噪声污染进行投诉的 直接原因。因此，在变电站设计初期，有必要对城市 户内变电站噪声产生和传播规律进行研究。
由于本文针对仅关注某典型户内 110 kV 主变 室的进风口和出风口传播出的噪声声压级问题，而 不需要分析噪声场声压分布细节，加上模型子系统 的模态密度绝大部分满足统计能量分析方法的要 求，所以尝试应用 VA One 软件，基于统计能量分析 方法建立声学仿真模型，对该典型户内变电站主变 室内外噪声进行模拟。并探讨了声源声压级强度、 吸声墙高度和系数墙吸声系数对噪声场声压级的影
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第6期
应用 VA One 统计能量法预报户内变电站噪声探索
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从图 5a 和 b 中可以看出：当吸声材料、吸声系 数、四个空间区域噪声声压级随声源强度的增大而 增大，增大的趋势基本成线性关系。并且室内离声 源较近的区域比室外进、排风区域声压级大。
2.2.1 声源强度影响
图 5 中两图给出了四个空间区域噪声声压级随
图 4 噪声测点位置空间布置图
声源强度变化的关系曲线，两图中吸声墙平均吸声 系数为 0.5。但是两图吸声墙高度得选取不同，其中 α图吸声墙高度为 0 m，即无吸声墙；b 图中吸声墙高 度为 8 m。
a
b
图 5 空间区域噪声声压级随声源强度变化
响规律，为进一步对户内变电站噪量分析法首先建立多个声学子系统，将
能量守恒方程应用于每一个子系统,即子系统消耗
的能量加上传递给其它子系统的能量,应等于输入
给该子系统的能量 [3]。图 1 显示统计能量法（SEA，
Statistical Energy Analysis）的两个相邻子系统，对该
( 1. School of Transportation, Wuhan University of Technology, Wuhan 430063, China; 2. School of Energy and Power Engineering, Wuhan University of Technology, Wuhan 430063, China )
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噪声与振动控制
第 34 卷
统计能量分析模型子系统的模态密度是描述振 动系统存储能量能力大小的一个物理量，是指该子 系统在某一频率单位频段内的模态数目，模态密度 越高，说明该子系统的模态在一个频段内越密集，统 计能量分析方法的预测精度就越高。通常当结构子 系统的模态数满足≥5 时，使用统计能量方法才能够 满足一定的分析精度。根据已知材料及物理属性， 通过软件计算得到整个计算频率范围内的模态数， 该模型子系统的模态数绝大部分能够满足≥5 的要
建立声学仿真模型，对某典型户内变电站的主变室内外空间声场进行模拟。探讨声源声压级强度、吸声墙高度和吸声
系数对噪声场声压级的影响规律，为进一步对户内变电站噪声预报和降噪设计提供参考。
关键词：声学；户内变电站；噪声模拟；VA One；统计能量法
中图分类号：O422.6
文献标识码：A
DOI 编码：10.3969/j.issn.1006-1335.2014.06.028
子系统结构建立能量平衡方程
P1 = ωη1E1 + ωη12n1éëêEn11 - En22ùûú
(1)
P2 = ωη2 E2 + ωη21n2 éëêEn22 - En11ùûú
(2)