散射体特征对隔声超材料性能的影响

为研究应用于轨道车辆降噪的声学超材料,在分析两种晶体结构的基础上,从密度角度出发研究散射体特征对声学超材料性能的影响。建立三维三组元金刚石声子晶体模型,通过控制变量法在控制基体材料和包裹层材料参数一致的情况下,针对散射体密度进行梯度递增,以此求解并绘制不同散射体密度条件下三维三组元金刚石声子晶体能带结构图。结果表明:三维三组元金刚石声子晶体的带隙作用频率在6725.77 Hz~11632.62 Hz之间,基本与高速列车噪声覆盖范围重合;带隙随着散射体密度的增加,带隙起始频率和带隙终止频率均从高频开始降低,二者降低幅度有所区别。带隙宽度会随散射体密度的增加而增加,拟合带隙随散射体密度变化的曲线后发现,三维三组元金刚石声子晶体的带隙宽度随密度的变化曲线更倾向于3阶函数。该结构的扩展结构可应用于轨道车辆地板层、高速铁路沿线声屏障等有降噪需求的部位。