复合吸声体结构的按需优化设计

由于在实际应用中噪声频谱的巨大差异,且不同吸声材料在不同频段的吸声性能也不尽相同,为提高噪声控制的效率和应用可行性,根据实际降噪的需求,选择多种群遗传算法对常用的复合吸声结构的各项参数进行按需优化设计,使得设计的复合吸声结构可以适用于不同应用场合。实验结果表明:与标准遗传算法的结果相比,多种群遗传算法的优化结果显著改善了复合吸声结构的吸声性能以及吸声带宽。微穿孔板复合结构可以适用于低频噪音环境,而多孔材料和微穿孔板的复合结构在中高频噪音环境中具有优异的吸声性能,现实生活中可根据适用环境选择对应的具有优异性能的吸声结构。

多孔材料和微穿孔板复合吸声结构研究

主要研究如何利用多孔材料拓宽微穿孔板的吸声频带,微穿孔板用来吸收低频噪声,同时加入吸声材料来提高中高频的吸声。给出复合结构吸声系数的计算方法,并在阻抗管内进行实验验证,测量结果和计算结果取得很好的一致性。研究结果表明,多孔吸声材料置于微穿孔板之前,并且二者之间有一定的空气层时,可以显著改善微穿孔板的吸声性能。

多层复合吸声结构的制备与性能研究

将穿孔板与氯化聚乙烯/七孔涤纶纤维复合材料进行复合,制备了一系列无后部空腔层的多层复合吸声结构。采用SW230驻波管运用传递函数法测试了复合吸声结构的吸声性能,分析了组合层数、组合方式、复合材料厚度以及穿孔板的孔隙率对吸声性能的影响。结果表明:在双层复合结构中,当穿孔板为测试面时,其吸声性能呈现多孔材料的特性;而测试面为复合材料时,吸声结构具有膜空腔共振的特性;当穿孔板层数超过2层时,复合吸声结构能将多孔材料吸声机制和共振吸声机制进行有机结合,拓宽了其吸声频域,是一种具有工程应用潜的吸声结构。

环氧树脂基轻质芯材夹层复合吸声结构的水声性能

用玻璃纤维、乙烯基树脂、环氧树脂和空心玻璃微珠等为原料合成了环氧树脂基轻质夹层复合吸声结构(EPS),在脉冲声管和消声水池中测试了EPS试件的反射系数和吸声系数,测试结果表明,EPS的水声性能受到芯材基体比例、聚醚胺固化剂含量及分层比例等工艺参数的影响,通过合理控制这些参数,可以使芯材相对密度0.8±0.05、厚度25mm的EPS在5kHz～30kHz频段内平均吸声系数不低于0.5,具有质轻和良好的水下声隐身能力,扩大了夹层复合吸声结构的使用范围。最后对EPS的吸声机理进行了分析。

双层阻抗复合吸声结构的优化设计

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及其吸声性能模型 ,针对该结构多参数及噪声频带优化的特点 ,建立了吸声降噪优化数学模型 .并以某地下电站厂房降噪为例 ,对双层阻抗复合吸声结构的各几何参数和物理参数进行了优化设计 .

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。

废旧汽车轮胎复合吸声屏障的振动与吸声特性

利用废旧汽车轮胎与水泥穿孔板两种主体材料研发出一种新型的复合吸声屏障,并从实验和理论上证实了该种声屏障在中、低频段吸声性能良好;同时制作成本低廉,便于维护,适合于高速公路交通噪声降噪需要。

新型阻抗复合吸声材料设计研究

该项目在微穿孔复合吸声板的研究基础上,采用阻抗复合思路,在铝纤维板与微穿孔板组成的第一层空腔内填充聚酯纤维,采用模拟仿真和试验研究手段,优化填充材料厚度、背腔厚度以及叠放次序等因子,进一步优化新型阻抗复合吸声材料的低频吸声能力,同时检测其服役性能。研究结果表明,材料的全频段吸声能力随聚酯纤维的填充厚度以及背腔厚度的增加而增加,且采用铝纤维板前置结构具有更优的低频吸声性能。当聚酯纤维及背腔厚度均为20 cm时,该复合吸声板在以100 Hz和200 Hz为中心频率的1/3倍频带吸声系数不少于0.9,100～2 000 Hz频段综合降噪系数达到0.96,且其服役性能良好。

泡沫铝板-二次余数扩散体(QRD)复合吸声体的吸声特性分析

针对单一泡沫铝多孔板低频吸声性能欠佳的现状,提出了“泡沫铝板-二次余数扩散体(quadratic residue diffuser,QRD)”复合吸声体的吸声结构,这种结构可以较好地兼顾低频和宽带吸声。建立了泡沫铝板-7阶QRD复合吸声体的分析模型,并将模型实体化,在阻抗管中进行正入射吸声系数的试验测量,通过与试验结果的对比验证了分析模型的正确性。基于该模型复合吸声体的多个结构参数变化对吸声性能的影响:分析了QRD背腔的最大深度与QRD阶数对吸声性能影响的规律和原因;设计了三种嵌套式复合吸声体,其中的非对称不等宽度分布嵌套式吸声体具有良好的宽频吸声特性;分析了泡沫铝板的主要结构参数对复合吸声体吸声性能的影响,指出孔隙率的变化对吸声系数有较大影响。

微孔纤维复合吸声板在城市变电站降噪中的应用

现有的大多数变电站降噪材料,因降噪特性与变电站噪声频谱特征不匹配,以及耐候、耐久性不达标,很难长久限制噪声排放水平。由国网公司研发的新型吸声材料——微孔纤维复合吸声板克服了以上缺陷,该吸声板由铝纤维板和微穿孔板复合而成,具备"低频高效、宽频有效"的吸声特性,而且绿色环保、耐候耐久。微孔纤维复合吸声板加工而成的吸声壁面、消声器、声屏障和隔声罩已在多座变电站降噪工程中投入使用,将站界噪声控制在GB 12348—2008《工业企业厂界环境噪声排放标准》的限值要求之下,在城区变电站降噪领域中显示出广阔的应用前景。

高速铁路宽带复合吸声结构设计

针对高速铁路车外噪声频带宽的特征,设计了一种第1层为铝纤维板、第2层为铝微穿孔板的新型复合吸声结构。通过理论研究和试验测试优化调整其结构参数,利用多模态耦合获得了与以往的共振吸声结构相比更宽频带的高吸声性能。经测试,该结构总厚度为100 mm时,吸声系数在250~5000 Hz频段均不小于0.8,降噪系数为0.92,可覆盖高速铁路环境噪声的主要频率成分;总厚度继续增大,低频吸声系数和降噪系数可进一步提高。所设计的宽带复合吸声结构不仅吸声性能佳,选用的材料还具有良好的耐候性和物理、化学性能,绿色、环保、可回收利用。将其应用于我国高速铁路噪声控制工程,有助于推动我国绿色铁路建设。

基于BP神经网络的非织造材料基复合吸声体吸声系数预测

以涤纶针刺非织造材料和聚丙烯熔喷非织造材料为研究对象,通过实验获得其物理结构参数,并将复合前后非织造材料厚度、面密度、孔隙率和孔径作为BP神经网络的输入项,用于预测吸声体的平均吸声系数,同时通过调节输入神经元个数、传递函数和隐含层个数构建了最佳的BP神经网络预测模型。对非织造材料基复合吸声体的吸声性能进行预测,并与测试结果进行了对比。结果表明,运用BP神经网络可以建立较理想的适用于复合吸声体平均吸声系数预测的模型。

道路及轨道交通声屏障的理想吸声材料——网状复合吸声板

目前国内外解决交通噪声的办法和措施有很多种类,比较经济和有效的措施是在交通主干线的两侧修建声屏障,例如技术发达的美国、日本、英国、法国、澳大利亚以及香港地区都在城市交通主干线上修建声屏障并取得了较好的治理效果。上海也在大部分高架道路和即将投入运营的高架轻轨两侧装上了声屏障,并且还在不断延伸着,但目前上海修建的声屏障大多数是反射式隔声屏障,其降噪效果在高架道上并不很理想,还有些新建的声屏障,虽然采用了吸声材料有一定的吸声效果。

网状复合吸声材料（中国广东）

一种网状复合吸声材料，该材料是以聚氨酯网状泡沫塑料为基材，经无机胶凝材料浸润、包覆、固化，使之复合成一体，其组份及含量（重量份）为：水泥45－85、水10－61、聚氨酯网状泡沫塑料0．5－2．5、钛酸酯0．06－0．18、粘土8－35、有机硅0．05－0．15。本发明兼有有机和无机泡沫吸声材料的双重优点，综合性能优良，并具有明显的复合改良效应。

3D间隔织物/改性空心微珠复合材料吸声性能研究

将3D经编间隔织物加入到空心微珠增强聚氨酯基复合泡沫塑料中,制备出新型3D间隔织物/改性空心微珠复合材料,并对所加入微珠进行界面改性,以改善其与聚氨酯基体的界面结合及吸声性能。采用阻抗管传递函数法对4种具有不同规格的试样进行吸声系数测试,对试验结果分析可知,改性后微珠在一定程度上提升此种新型复合材料的吸声性能,改性S60微珠增强的复合材料样品吸声性能更优。此外,该复合材料在中低频率下的吸声系数要小于高频率下的吸声系数。

海水老化下类填充微穿孔板结构水下吸声材料的性能及其寿命预测

针对现阶段潜艇用水下吸声材料的低厚度强低频吸声的性能诉求,基于三维间隔织物,将兼具多孔和共振吸声特性的类填充微穿孔板(F-MPPL)结构引入常规空心微珠填充水下吸声材料(HBF复合材料)中,设计出新型三相复合水下吸声材料(F-MPPL复合材料)。鉴于海中复杂环境对水下吸声材料声学性能的影响,采用人工海水浸泡的方法对F-MPPL复合材料进行海水老化,结果发现老化12个月后的F-MPPL复合材料平均吸声系数下降了13.6%。同时,基于海水老化下孔隙率和穿孔率的变化对最终宏观模型仿真结果的影响,对F-MPPL复合材料的水下吸声性能寿命进行预测发现,模型可准确预测材料吸声峰值的位置,但对材料吸声系数峰值的大小预测稍有偏差。研究结果可为各类水下吸声材料的吸声性能老化研究提供实践经验,并为F-MPPL结构在海水老化下的长期寿命预测及性能优化提供理论参考。

复合材料吸声系数的理论计算及性能分析

不同噪声环境中的降噪需求不同,为根据噪声频谱合理设计复合吸声材料,基于穿孔板及多孔吸声材料的吸声原理,提出了改进的声-电类比法,推导出复合吸声材料吸声系数的理论计算公式。利用该种计算方法,通过数值仿真深入分析复合吸声材料内外层穿孔率,多孔材料厚度,空腔变化对吸声性能的影响,分析表明第1层板穿孔率及多孔材料厚度影响较大。最后用声学实验对计算结果进行验证,表明改进的声-电类比法有效。