Research and modification of sound diffusers using wood waste charcoal

Abstract

The dissertation is devoted to research on quadratic residual sound-scattering diffusers modified with wood waste charcoal elements. The dissertation aims to create an acoustic diffuser that provides acoustic comfort in rooms for sound diffusion and the application of sustainable materials, such as wood waste charcoal. In this dissertation, the acoustic properties of wood waste materials are studied. The dissertation investigated the main acoustic parameters of the manufactured diffusers. An acoustic diffuser is a device that allows diffuse sound in rooms. The aim was to theoretically and experimentally investigate the reflection of wood waste materials and structures based on the evaluation of the application of charcoal elements to reduce the reverberation in the room. The dissertation consists of an introduction, three chapters, general conclusions and recommendations, references, and the author’s publications on the topic of the dissertation. The introduction covers the research problem, relevance, objectives, methodology, scientific novelty, practical significance, and a list of publications. The first chapter presents the assessment and impact of noise on the environment and measures of noise pollution management. Furthermore, the first chapter described the treatment of sustainable material use in room acoustics. The chapter has included sound propagation in a closed indoor space under room conditions and acoustic measures, such as acoustic dif-fusers, to reduce unwanted reverberation. The second chapter presents methods for preparing charcoal materials and manufacturing diffusers, determining the acoustic and other physical properties of the materials, theoretically researching the dependence of sound absorption on the parameters of the acoustic system, and modelling the reverberation time. The third chapter presents in-depth research findings and an analysis of the performance of acoustic diffusers, including traditional and triangle sound-scattering diffusers. The results are obtained through empirical and theoretical approaches aimed at uncovering sound scattering mechanisms, advancing acoustic engineering and diffusion technology, exploring the acoustic properties of wood waste and wood waste charcoal materials, and broadening their potential applications in diffusers. Eight scientific articles have been published on the dissertation topic: three in scientific journals included in the Clarivate Analytics Web of Science list and five in conference proceedings. A patent was obtained from the Republic of Lithuania for the “Acoustic Diffuser”. Seven presentations on the dissertation topic at conferences in Lithuania and abroad.

Disertacija skirta kvadratinių likutinių garsą sklaidančių difuzorių, modifikuotų medienos atliekų anglies elementais, tyrimams. Siekiama sukurti akustinį difuzorių, užtikrinantį akustinį komfortą patalpose garso sklaidai ir tvarių medžiagų, tokių kaip medžio atliekos medžio anglis, pritaikymą. Disertacijoje tiriamos medienos atliekų medžiagų akustinės savybės. Disertacijoje buvo ištirti pagrindiniai gaminamo difuzoriaus akustiniai parametrai. Akustinis difuzorius – tai įrenginys, išsklaidantis garso bangas patalpoje. Siekiama teoriškai ir eksperimentiškai ištirti medienos atliekų medžiagų ir konstrukcijų garso atspindį, remiantis akustinio difuzoriaus su medienos atliekų anglies elementais taikymu aidėjimui patalpose mažinti. Disertaciją sudaro įvadas, trys skyriai, bendrosios išvados bei rekomendacijos, literatūros sąrašas ir autorės publikacijų disertacijos tema sąrašas. Įvadiniame skyriuje aptariama tyrimo problema, pristatomas darbo aktualumas, aprašomas tyrimo objektas, suformuluojamas darbo tikslas ir uždaviniai, aprašoma tyrimo metodika, nurodomas darbo mokslinis naujumas, praktinė darbo reikšmė, pateikiamas disertacijos autorės publikacijų sąrašas. Pirmame skyriuje pateikiamas triukšmo poveikio aplinkai vertinimas ir triukšmo taršos pastatuose valdymas, taikant perdirbtų medžiagų panaudojimą akustikos srityje. Antrame skyriuje pateikiami medžio anglies medžiagų paruošimo ir difuzorių gamybos metodai, medžiagos akustinių ir neakustinių parametrų nustatymo, garso sugerties priklausomybės nuo akustinės sistemos parametrų teorinio tyrimo, aidėjimo trukmės modeliavimo principai. Trečiame skyriuje pateikiami akustinių difuzorių akustinių charakteristikų ir garsą sklaidančių difuzorių tyrimų rezultatai ir jų analizė. Rezultatai, gauti naudojant empirinius ir teorinius metodus, yra skirti atskleisti garso sklaidos mechanizmams bei tobulinti siūlomiems akustiniams sprendiniams. Pateikiami medienos ir medžio anglies medžiagų akustinių ir kitų fizikinių savybių rezultatai, plečiamas jų taikymas kuriant akustinius difuzorius. Disertacijos tema paskelbti aštuoni moksliniai straipsniai: trys – mokslo žurnaluose, įtrauktuose į Clarivate Analytics Web of Science sąrašą, ir penki – konferencijų pranešimų leidiniuose. Gautas Lietuvos Respublikos valstybinio patentų biuro išduotas „Akustinio difuzoriaus“ patentas. Disertacijos tema perskaityti septyni pranešimai konferencijose Lietuvoje ir kitose šalyse.