融合本征正交分解与贝叶斯正则化的喷流噪声等效源识别方法
A Bayesian subspace equivalent source method based on proper orthogonal decomposition for jet noise identification
Junjian Hou; Liang Yu (Zhengzhou University of Light Industry, China; Northwestern Polytechnical University, China)
喷流噪声属于典型的分布式相干声源,其大尺度湍流结构具有强相干性,导致传统波束形成与等效声源法的反演过程,易出现数值失真或不稳定。研究提出一种基于POD子空间的贝叶斯子空间等效声源方法:通过POD提取主导相干模态以抑制背景噪声,在贝叶斯正则化框架下利用最大边缘似然自动优化模型参数,实现不同斯特劳哈尔数下的喷流噪声源识别。
在线源仿真验证中,传统波束形成难以分辨的双线源,CLEAN-SC算法倾向将分布源过度压缩,导致空间范围尺度信息丢失。传统等效声源法虽然能较好还原分布特性,但对噪声极其敏感。所提方法可同时重建双线源的空间分布及其端点与中部的强度差异,并在归一化相对误差对比中显著优于传统等效声源法,验证了POD降噪与贝叶斯正则化在提升算法的鲁棒性方面的优势。
在Mcah0.9喷流LES数据验证中,传统方法在St=0.3时分别表现出椭圆扩散、点源化或离散伪峰等偏差。所提方法在St=0.3与0.45时,成功重建出沿下游演化的集中锥形/椭圆形声源分布,声源主要集中于x=2–6D区域且具有显著的前向指向性;平均相对误差约4.44%与4.86%,指向性指标约为10.4–10.66 dB,主辐射方向稳定指向0°。
当频率升至St=0.6时,重建声源由集中形态转为离散的多峰“斑点”分布,轴向与径向范围进一步扩张,声场辐射趋于多向性且指向性下降,平均误差增至约6.29%,远场区域误差显著增大。自由喷流实验与仿真趋势一致:St=0.3呈锥形分布,St=0.45结构更早出现复杂化,St=0.6则体现出更丰富的小尺度湍流结构特征;POD能量阈值在65%–75%时效果较好,过高会引入噪声模态并导致重建精度恶化。
自然与文化声景交互对森林–历史交界区感知体验的影响因素
Factors Influencing Natural and Cultural Soundscape Interactions on Perceptual Experiences in Forested–Historical Interface Areas
Xin-Chen Hong; Jiang Liu (Fuzhou University, China)
研究聚焦森林与历史街区相邻的复合空间环境,探讨自然声景与文化声景如何共同影响游客感知体验。以成都武侯祠博物馆为研究案例,在研究区20个采样点同步开展声学指标测量与问卷调查,比较历史街区、城市森林及其交界区的声压级、声源识别与主观感知评价差异,并用结构方程模型分析影响路径。
声源识别结果表明,整体上生物声的感知出现频率最高,其次为人为声、地球物理声最低。不同空间类型的声源构成存在显著差异,其中历史街区以生物声与人为声占主导,城市森林则以生物声与地球物理声为主导;交界区两类声源占比均处于中间水平,但声源构成更混杂,声景多样性高却声景清晰度下降,各类声源的叠加与冲突使主导声源难以被游客辨识。
在声压级空间分布上,城市森林区域整体声级水平高于历史街区,而交界区声级水平相对较低。LAeq、L10、L50、L90在森林水体附近及个别点位表现出更高水平,其次为历史街区入口区域,交界区域水平最低。L10-90在交界区与历史街区表演区较高,表明这些区域前景声峰值与背景声之间的差异在互动区域更突出。
主观感知评价结果显示,城市森林区域的愉悦感、舒适感、安静感与整体评价均高于历史街区,历史街区安静感最低但愉悦感与舒适感仍较高,这可能与街区内社交活动以及热闹氛围所带来的积极心理感知有关。
结构方程模型分析表明:声压级对游客主观体验呈显著正向影响,且不同声压级指标的影响程度存在层级差异,其中L10影响作用最强、L90最弱;声源感知识别程度对游客感知体验表现为显著负向影响,并受个体因素的中介作用影响;个体因素对主观体验总体表现为负向影响,其中年龄偏大、职业经验更丰富、到访频率较高以及收入水平较高的群体,往往会给出更低的感知体验评价;而学历较高的游客和非本地访客则对声景环境持有相对更积极的评价。
森林生物多样性指标与感知到的森林质量相关,但与城市森林中的心理福祉无关
Forest biodiversity indicators correlate with perceived forest qualities but not with psychological well-beingin urban forests
Aku Korhonen (Natural Resources Institute Finland, Finland)
研究聚焦北欧云杉占优势的城市邻里森林,探讨在有限绿地条件下兼顾生物多样性保护与游憩福祉是否存在协同或冲突。研究在15处森林样地中招募153名居民进行现场停留观察,并以树种混交度、枯死木数量、地表植被异质性以及晚演替阶段外生菌根真菌物种丰富度评估多维度生物多样性,同时测量感知到的森林环境品质及到访前后的心理恢复感与主观活力水平的变化。
在森林环境品质感知方面,多项生物多样性指标与评价呈正相关。树种混交度越高,受访者越倾向认为森林更具美观感(beautiful)、更具鼓舞感(empowering),并在“更有生机(vigorous)、更具多样性(richer in biodiversity)、更具安全感(safe)”等维度上呈现边缘性更优趋势,表明结构多样性与主观偏好总体一致。
枯死木数量较多的森林更常被评价为更为自然(natural)、更有趣(interesting)、更具有鼓舞性且更具愉悦感,并在“更具多样性、更为平静的(calming)”维度上呈边缘显著趋势;但同时也更可能被认为通行性较差,提示潜在冲突主要来自通行性而非审美或情绪方面。地表植物异质性总体无显著关联,但估计效应方向多数指向更积极的环境评价。
在心理福祉方面,整体而言,受访者心理恢复感与主观活力水平均显著提升。然而不同生物多样性指标之间并未带来显著差异,仅地表植被异质性与恢复感提升之间呈边缘性负相关趋势,暗示更复杂的地表植被结构可能并不一定带来更强的放松感与清晰感的提升;而晚演替阶段外生菌根真菌物种丰富度与环境品质感知之间仅呈边缘性关联。
道路交通噪声暴露与出生期及儿童期血液DNA甲基化:一项全表观基因组范围的荟萃分析
Road traffic noise exposure and blood DNA methylation at birth and in childhood: An epigenome-wide meta-analysis
Olena Gruzieva (Institute of Environmental Medicine, Karolinska Institutet, Sweden)
道路交通噪声被认为与多种不良身体健康情况相关,但其潜在的生物学机制仍不清楚。本研究通过多队列表观基因组范围关联分析,评估孕期、婴儿期及儿童期近期居住地交通噪声暴露,与脐带血及儿童外周血DNA甲基化水平之间的关联。
在发现阶段,研究共纳入脐带血1477例、4–6岁儿童1129例与8–10岁儿童2065例。在各暴露时间窗口中均未检出达到全基因组显著性阈值的的差异甲基化位点,但共识别出46个提示性位点,分布于孕期、婴儿期与近期暴露窗口,研究间异质性总体为低至中等水平。
在差异甲基化区域,共识别出93个经多重比较校正后显著的区域(88个独立区域),分布于孕期、婴儿期与近期暴露窗口,在不同儿童年龄层中均有分布;其中5个区域在不同暴露窗时间窗口或年龄层重复出现,提示部分表观遗传信号可能在不同时间窗口持续存在或重复出现。
在独立队列的验证分析中,8–10岁儿童近期道路交通噪声暴露与位点cg09400092(注释至SSTR1基因)呈一致方向且达到显著关联;发现阶段识别的DMRs中未有区域在FDR校正水平得到复现,但有14个区域在名义显著性水平表现出重叠。功能富集分析未达统计显著性,但部分位点与基因表达水平相关,且在多种组织类型中呈现调控特征。
现代清真寺设计方案及声学舒适条件研究
Modern mosque design proposal and investigation of acoustic comfort conditions
Tarık Serhat Bozkurt (Istanbul Technical University, Turkey)
研究针对现代清真寺设计中普遍沿用穹顶形态而可能引发的声聚焦效应与声场分布不均的问题,提出在保持清真寺城市识别性的前提下改造穹顶形态。研究以分段式屋盖结构替代传统凹形顶,结合可变声学设计策略与采光设计,旨在同时满足礼拜五讲道的言语清晰度与日常礼拜诵读的和谐听觉感知,并对声学性能与自然采光表现进行评估。
研究通过文献梳理分别确定两类使用的最优混响时间:讲道活动偏低、诵读活动偏高,并提出通过改变空间体积与总吸声量实现同一空间多个目标。设计以27个屋盖单元构成“修正穹顶”形态,从而避免凹面结构;通过玻璃立面增强自然采光与外部景观联系,平面趋近方形以减少后排衰减,并通过分段式平面化壁龛等细部设计减少不利反射。
在可变声学方案中,周五讲道时通过可移动厚帘系统封闭上部开敞空间,从而降低体积并增加吸声量;日常礼拜时则撤除帘幕以扩大空间体积、减少地面地毯面积。按不同人数情景计算,讲道时空间体积约3375立方米,对应最优混响时间约1.17秒;礼拜时空间体积约3700立方米,对应最优混响时间约2.38秒。基于Sabine公式的计算结果表明,两类情景在多数倍频带的混响时间均可落入建议区间内。
基于声学模拟的接收点结果表明,在讲道情景下各接收点的EDT、T20、T30差异整体较小,表明声能分布较均匀;语言传输指数(STI)在各接收均高于0.5,满足公共演讲的清晰度需求,声压级随距离衰减,无异常聚焦。礼拜情景下,由于空间体积增大可能出现耦合体积效应,少数接收点的EDT与T30差异超过10%,部分STI值低于0.5,但由于该情景主要服务于诵读活动,因此未被视为显著问题。采光分析显示平均日光因子(Daylight Factor)约为3.18,约77%的面积使用面积日光因子超过了2%,因此多数区域照度水平可达阅读所需基本要求。