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道路聲屏障降噪理論研究從發(fā)展歷程和基本特點(diǎn)來看可以分為三種，即幾何與波動(dòng)聲學(xué)理論、試驗(yàn)與半經(jīng)驗(yàn)理論以及邊界元理論。
2.1.1波動(dòng)與幾何聲學(xué)理論
聲屏障波動(dòng)與幾何聲學(xué)理論可以歸結(jié)為研究聲波的衍射問題。其最初來源于光學(xué)，通過求解具有一定邊界條件的波動(dòng)方程，得到衍射聲場中各受聲點(diǎn)的聲壓。但幾何和波動(dòng)聲學(xué)理論對(duì)于聲屏障表面為有限阻抗或部分有限阻抗的情況未給出明確的理論解，與實(shí)際應(yīng)用中聲屏障表面是有限阻抗或變化阻抗的情況有一定差距。另外按照聲屏障的實(shí)際尺寸，該理論更適用于中高頻噪聲，但根據(jù)我國道路交通狀況，實(shí)際交通噪聲的等效頻率較低。在大型車比例較高或車速較慢的城市道路上，等效頻率甚至更低，因而該理論與實(shí)際道路交通噪聲有一定差距。目前一些聲學(xué)模擬軟件是建立在幾何與波動(dòng)聲學(xué)理論上的，如聲學(xué)軟件raynoise。
2.1.2試驗(yàn)和半經(jīng)驗(yàn)法
試驗(yàn)和半經(jīng)驗(yàn)法是目前我國計(jì)算聲屏障降噪效果采用的主要方法。試驗(yàn)和半經(jīng)驗(yàn)法是結(jié)合幾何聲學(xué)理論和實(shí)驗(yàn)結(jié)果所得到的經(jīng)驗(yàn)性公式，它僅僅預(yù)測聲場中的聲強(qiáng)度分布。它以單一的無量綱菲涅爾N為參量來計(jì)算垂直剛性聲屏障的插入損失，是美國和英國目前交通噪聲預(yù)測的基礎(chǔ)。我國在進(jìn)行聲屏障插入損失的預(yù)測時(shí)也多采用此法。
試驗(yàn)和半經(jīng)驗(yàn)理論由于采用單一無量綱菲涅爾數(shù)，使計(jì)算非常簡單，為我國目前進(jìn)行聲屏障設(shè)計(jì)時(shí)的主要計(jì)算方法。但該方法只能對(duì)剛性垂直薄屏障進(jìn)行插入損失計(jì)算，對(duì)于聲屏障表面為吸聲型或部分吸聲型以及復(fù)雜結(jié)構(gòu)聲屏障尚不能求解。另外試驗(yàn)和半經(jīng)驗(yàn)理論計(jì)算聲屏障插入損失時(shí)并沒有考慮聲屏障透射聲能的影響，因此聲屏障隔聲量必須足夠大，大于目標(biāo)插入損失10dB以上，才不至于影響聲屏障的插入損失計(jì)算精度。
2.1.3邊界元法
邊界元法是講描述彈性力學(xué)偏微分方程的邊界值問題化為邊界積分方程并吸收有限元法的離散化技術(shù)而發(fā)展起來的。目前廣泛應(yīng)用的邊界元理論來源于Helmholtz積分方程。
邊界元法是一種數(shù)值方法，為中低頻聲的無界聲場的求解提供了可能。從理論上利用邊界元方法進(jìn)行數(shù)學(xué)模擬分析不受實(shí)地條件的影響，主要依賴于計(jì)算機(jī)的計(jì)算，故能快速得出計(jì)算結(jié)果，利用邊界元法來模擬分析不同形狀和聲學(xué)特性的聲屏障的降噪效果可以有效而快速地為今后高效聲屏障的設(shè)計(jì)提供方向和參考依據(jù)。應(yīng)用邊界元理論求解聲屏障的插入損失，可以很方便地考慮聲屏障的不同幾何形狀、聲源的指向性及地面和聲屏障的表面吸聲條件。
由于邊界元法的優(yōu)點(diǎn)，得到研究者的廣泛重視。一般求解聲屏障插入損失理論是假定在二維情況下進(jìn)行的，近年來結(jié)合計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用，邊界元理論的研究已經(jīng)發(fā)展了一些模型，可以考慮氣象條件的影響，如風(fēng)、溫度梯度、氣流和大氣折射等。但對(duì)于高頻，邊界元數(shù)目很大，計(jì)算量也很大。因而邊界元理論更適合于中低頻聲屏障插入損失的計(jì)算。目前邊界元法還處在理論探討階段，在聲屏障領(lǐng)域的實(shí)際應(yīng)用還是比較少的，該種方法同樣也避免不了聲源定義的問題，這是目前聲屏障降噪效果計(jì)算的關(guān)鍵。