一种气压波动与人耳舒适性的仿真方法

摘要

一种气压波动与人耳舒适性的仿真方法，其步骤主要是：A、通过“气体-固体”耦合模型，以鼓室外气压为输入，鼓室内气压和耳膜位移为输出，建立人耳系统的传递函数模型：B、将高速列车车内气压舒适性标准确定的标准气压信号为鼓室外气压Pi(s)，输入传递函数模型，得出对应的标准耳膜位移量；C、以车内气压信号作为鼓室外气压Pi(s)，输入传递函数模型，得出相应的耳膜位移量；进而得出相应的气压-耳膜位移量的关系曲线，进而得出人耳舒适性与耳膜位移量的关系。其仿真分析结果排除了人体个体差异，并可根据人耳膜位移量提出人耳舒适性程度的量化指标，从而为高速铁路动车与人耳舒适性相关的设计与运行维护，提供更加便捷、客观的依据。

主权项

一种气压波动与人耳舒适性的仿真方法，其步骤是：Ⅰ、通过“气体－固体”耦合模型，以人耳的鼓室外气压为输入，鼓室内气压和耳膜位移为输出，建立人耳系统的以下传递函数模型：鼓室内气压Po(s)—鼓室外气压Pi(s)传递关系： P o ( s ) P i ( s ) = K a T 2 s + 1 T 1 s + 1 耳膜位移量X(s)—鼓室外气压Pi(s)传递关系： X ( s ) P i ( s ) = K b T 3 s + 1 T 1 s + 1 两式中： K a = K Pi K Po , K b = k 1 A ( K Pi - K po ) K Po , T 1 = M ( V 0 + 2 k 1 k 2 A p o 0 - k 1 k 2 A p i 0 ) RT K Po , T 2 = k 1 k 2 AM p o 0 RT K Pi , T 3 = K a T 2 - T 1 K a - 1 K p 0 = πr 2 2000 M RT 2 p o 1 - p i 1 2 p o 1 2 - p o 1 p i 1 , K pi = πr 2 2000 M RT p o 1 2 p o 1 2 - p o 1 p i 1 , A—耳膜面积，k1—耳膜弹性系数，k2—耳膜体积系数，V0—中耳腔体积，r—咽鼓管半径，M—气体摩尔质量，T—气体的绝对温度，R—摩尔气体常数，po1、po0为耳膜变形临界点的鼓室内气压值，取值为101.2kpa；pi1、pi0为耳膜变形临界点的鼓室外气压值，取值为101.0kpa；Ⅱ、将高速列车车内气压舒适性标准确定的标准气压信号为鼓室外气压Pi(s)，输入步骤Ⅰ中的传递函数模型，得出与气压舒适性标准对应的标准耳膜位移量；Ⅲ、以模拟气压信号或实车测试的车内气压信号作为鼓室外气压Pi(s)，输入步骤Ⅰ中的传递函数模型，得出相应的耳膜位移量；将一系列气压信号输入步骤Ⅰ中的传递函数模型，即得出相应的气压—耳膜位移量的关系曲线，进而得出人耳舒适性与耳膜位移量的关系。