薄纤维层吸声理论和实验研究

薄纤维层如织物、无纺布等既是室内装饰材料,又具有较好的吸声作用。然而根据传统微孔吸声理论,薄纤维层由于微孔通道太短而只能有很小的吸声作用。但是,在背后有空腔时薄纤维层却表现出良好的吸声效果。说明薄纤维层可能具有某种新的吸声机理。作者首先将穿孔板共振吸声理论应用到薄纤维层当中。由此推导出的共振吸声频率与薄纤维层第一吸声极大值的对应频率基本吻合。然后又将微穿孔共振吸声理论引入。在将材料振动吸声因素考虑进去后,建立了薄纤维层吸声公式。比之传统理论,该公式与实验结果相吻合较好。同时这种理论较好地解释了薄纤维层在作为护面材料或紧贴墙壁时吸声系数等于或接近于零,而作为窗帘或背后有空腔时却具有较好的吸声效果的这一声学现象。

声学理论的一个创新——振动吸声理论评述

一百多年前英国物理学家瑞利(Rayleigh)提出的多孔材料吸声理论与实验结果吻合程度不高。为此,张新安提出一种全新的吸声理论。该文通过实测结果与理论结果的对比,进一步证实了该吸声理论的正确性。

膜振动理论在纤维材料吸声性能研究中的应用

膜振动理论作为经典声学理论的基础已得到广泛的研究.作者在研究中发现,将膜振动理论的某些结论与毛细管吸声理论结合后,建立的薄纤维层(如织物、无纺布等)吸声理论方程不仅与实验结果吻合较好,而且可以较好的解释薄纤维层在作为护面材料或紧贴墙壁时吸声系数等于或接近于零,而作为窗帘或背后有空腔时却具有较好的吸声效果的这一长期未能解释的声学现象.

超细微穿孔板构筑轻质结构的吸声特性研究

为了解决传统微穿孔板中低频有效吸声带宽过窄的问题,设计了一种超细微穿孔板(UMPP)构筑轻质结构,建立了基于微穿孔板理论的吸声理论模型和高保真有限元模型,并搭建了基于声阻抗管的吸声测试系统。研究了单层、双层、三层UMPP吸声结构的吸声特性,发现单层UMPP吸声结构具有较好的有效吸声带宽,但存在明显的吸声波谷,并利用归一化声阻和归一化声抗揭示了其吸声机理。为了进一步改善所提UMPP吸声结构的吸声性能,提出了一种结构优化设计策略,实现了亚波长尺度下(1/8波长),369~7000 Hz频率内的宽频有效吸声。

微缝吸声体理论

窄缝可做为声学原件，这是已知的。窄缝的声阻抗严格公式以及低频近似公式都存在。本文发展了窄缝的基本理论，求得了其声阻抗的简单实用公式。由此可见，缝宽减小至丝米级，其阻抗比将超过一，因而微缝板加后腔形成的微缝吸声体可具有良好吸声性能，而不需任何多孔性或纤维性材料。文中提出微缝吸声体的概念和严格理论，并讨论其吸声性能。微缝吸声体的公式与微穿孔吸声体的完全相似，只是其声阻系数较小而声抗过大，一般说，如参数相同，其吸声特性将比微穿孔吸声体为差。改进措施可有效地补救。

聚酯机织物吸声性能研究

分析了聚酯纤维机织物在背后有空气层时的吸声频谱规律以及测试时材料对管内驻波的影响。将传统吸声材料的Zwikker和Costen理论、毛细管吸声理论、微穿孔板吸声理论以及穿孔板共振吸声理论应用于材料特性分析,发现Zwikker和Costen理论可以定性的给出与实测情况相吻合的材料吸声系数随频率的变化规律。穿孔板共振吸声理论可以推导出与实测情况很接近的材料第一吸声峰值频率。另外,毛细管吸声理论和微穿孔板吸声理论不适合于背后有空气层时聚酯纤维织物的吸声情况。

双层阻抗复合吸声结构的优化研究

研究了由穿孔板及吸声材料构成的双层阻抗复合吸声结构 ,在此基础上建立了其声学性能模型 ,并通过建立优化数字模型 ,对其结构的各个几何参数和物理参数进行了优化设计。

声致振动对3层微穿孔板吸声体吸声性能影响

为了研究声致振动对3层微穿孔板吸声体的吸声性能的影响,基于微穿孔板吸声理论与声电等效电路原理,对考虑声致振动时,3层微穿孔板吸声体的吸声性能进行了计算。研究发现,考虑声致振动时,3层微穿孔板吸声体的低频吸声性能有所降低,高频吸声性能变化不大。且随着微穿孔板的质量密度的增加,考虑声致振动时的3层微穿孔板吸声体的吸声性能曲线逐渐接近未考虑声致振动的情况。当其它参数保持不变时,随着穿孔板穿孔直径和间距的增加两共振峰逐渐向低频方向移动;随着穿孔率的增加,两共振峰逐渐向高频方向移动。因此,声致振动对3层微穿孔板吸声体的吸声性能有一定的影响,其影响程度与微穿孔板的质量密度和结构参数相关。

非织造布结构吸声性能研究

研究背后有空气层时非织造布吸声特性.分析非织造布吸声系数与声阻抗率随频率的变化规律,由此得出吸声峰值频率的计算公式.传统窗帘吸声极大值频率的计算公式可以作为本文的一个特例.应用穿孔板共振结构吸声理论得出与实测非织造布结构第一吸声峰值频率相近的频率值.

仿毛织物声阻率及吸声公式的研究

研究了几种中长涤纶仿毛织物的结构参数与声学参数之间关系.分析了相同透气量时织物厚度对声阻率的影响,以及相同厚度时透气量对织物声阻率的影响.研究结果显示,在织物透气量较小时,相同透气量的织物的厚度对声率的影响较小,而织物微孔半径增加时声阻率却出现增加的情况.由此得出,织物声阻率随纱线细度的增加而增加.在厚度相同时织物声阻率随其透气量增加呈曲线形式变化,透气量适中时吸声系数达到最大,透气量偏大和偏小都会使声阻率偏小.对这个曲线拟合后得到了由织物透气量计算其声阻率的经验公式,将这个经验公式代入H.Kuttruff的织物吸声系数公式后使得实测结果与计算结果吻合较好.