NoiseTrap® Blox - nieuwe oplossing voor laagfrequent geluid

Merford-dochter Sonobex heeft gewerkt aan de ontwikkeling van een nieuwe akoestische oplossing voor laagfrequente geluidsproblemen. In een serie van drie artikelen nemen we u mee in de ontwikkeling van deze innovatie. In deze eerste aflevering leest u over het concept en de wetenschappelijke achtergrond. In het volgende artikel behandelen we de prototyping- en testfase. Vervolgens ronden we af met een beschrijving van hoe we met ontwerpers en fabrikanten hebben samengewerkt om het concept tot een functioneel product te ontwikkelen.

Luke Chalmers
Engineering Director at Sonobex

Het concept

De NoiseTrap® Blox is een nieuwe oplossing, specifiek voor het reduceren van laagfrequent geluid met behoud van natuurlijke ventilatie. Traditioneel worden akoestische dempers en roosters gebruikt om laagfrequent geluid te lijf te gaan. De lengte van deze dempers is omgekeerd evenredig met de frequentie van het geluid dat ze reduceren. Laagfrequent geluid heeft een lange golflengte, en dus zijn akoestische dempers doorgaans enkele meters lang.

Het doel met het ontwerp van de NoiseTrap® Blox was het maximaal reduceren van laagfrequent geluid met een minimale inbouwdiepte. Ter illustratie: de NoiseTrap® Blox is 30 centimeter diep. Een traditionele demper om geluid met een frequentie van 100 Hz te reduceren meet 2 meter.

Metamaterialen

Conventionele dempers zijn gevuld met minerale wol die het ontvangen geluid omzet in thermische energie. Sonobex gebruikt metamaterialen in haar oplossingen. Anders dan bij conventionele oplossingen, waarbij de eigenschappen van het materiaal de akoestische demping bepalen, is bij metamaterialen de vorm bepalend. De structuur van het materiaal zorgt ervoor dat het geluid zichzelf reduceert.

Voor de NoiseTrap® Blox wordt gebruik gemaakt van een gekoppeld resonatornetwerk. De vorm en grootte van de resonantieholtes zijn af te stemmen op de te reduceren frequentiebanden. Het voordeel van gekoppelde resonatoren is dat interactie leidt tot een veel breder frequentiebereik dan conventionele resonatoren.
 

Het ontwerp in computersimulaties

Sonobex heeft een CAD-basismodel van de ruwe geometrie van de NoiseTrap® Blox ontwikkeld om de route van akoestische golven met behulp van COMSOL Multiphysics te simuleren. Door een iteratief ontwerpproces werd zo de basisgeometrie van de NoiseTrap® Blox aangepast totdat deze de gewenste dempingseigenschappen kreeg.

Ook de luchtstroom moest gesimuleerd worden. Met behulp van de numerieke stromingsleer (Computation Fluid Dynamic) in hetzelfde geometrische model werd de drukval berekend. Vervolgens werd het eindige-elementenmodel ingezet om de perfecte balans te vinden tussen akoestische prestaties en luchtstroom, resulterend in een ontwerp dat de basis vormde voor de fase van prototyping.

Nadat het concept van de NoiseTrap® Blox was uitgewerkt zijn proefmodellen 3D geprint om de theorie te toetsen aan de praktijken. De resultaten van deze tests volgen in de volgende aflevering van deze serie.

Klik hier voor deel 2 van NoiseTrap® Blox - een nieuwe oplossing voor de aanpak van laagfrequent geluid.