内置谐振器的轻薄宽频吸声器结构设计与分析

微穿孔板吸声器的吸声频带相较于亥姆霍兹谐振器更宽,但其低频吸声的实现需要较大的空气背腔,难以应用在空间有限的场合。该文设计了一种轻薄吸声降噪结构(内置亥姆霍兹谐振器的微穿孔板吸声器,简称MPPHR),将微穿孔板吸声器与亥姆霍兹谐振器进行了结合,提升吸声器的低频吸声性能的同时兼具了微穿孔板宽带吸声的优点。首先基于微穿孔板和亥姆霍兹谐振理论建立了等效电路模型并计算了结构的声阻抗。然后通过有限元对MPPHR的吸声特性进行了参数研究。最后验证了MPPHR的声阻抗模型和有限元仿真的准确性。研究结果表明:MPPHR结构拥有更宽吸声频带,厚度仅为30 mm的MPPHR的半吸收频带可达1294 Hz,相较于同等厚度下的微穿孔板吸声器宽约500 Hz。此外,MPPHR拥有更好的低频吸声效率。

折叠背腔微穿孔结构的宽频吸声特性研究

为拓宽吸声带宽,提高低频吸声效果,提出新型折叠背腔微穿孔板吸声结构。建立单个折叠背腔微穿孔吸声单元的理论模型,通过传递矩阵法求解其吸声系数,通过有限元仿真验证理论计算结果。在此基础上,分析由不同背腔深度单元组成的折叠背腔微穿孔板吸声结构的垂直入射吸声特性。随着组合单元数目的增加,吸声带宽得到进一步拓展。结果表明,整体厚度仅为30.3 mm的10单元组合折叠背腔微穿孔板吸声结构在450 Hz~1 600 Hz内的吸声系数大于0.6,在1 200 Hz~1 550 Hz范围内的吸声系数大于0.8。

蜂窝微穿孔结构的宽频吸声优化设计与分析

单层微穿孔板结构有着吸声频带较窄、吸声性能不佳等缺点。为提高单层微穿孔板结构的降噪效果,依据微穿孔板结构的背腔高度改变时,结构的共振频率会发生移动的特点,结合声电类比原理和粒子群优化算法,从理论模型、仿真计算以及试验测试三方面设计分析了一种拥有宽频高吸声性能的单层蜂窝微穿孔结构,并且从结构相对声阻抗率的实部和虚部入手,对利用不等腔深提高结构吸声性能的原理进行了分析。研究结果表明:结构在1140~3000 Hz内的吸声系数均在0.9以上,验证了利用粒子群优化算法设计宽频吸声体的可行性。

宽频高效吸声体的研究

应用多孔吸声材料制成共振结构式的吸声体,并在比较各种空间排列方式的基础上,研制出一种宽频高效吸声结构。

一种双频和宽频超表面材料的探索研究

本文设计并研究了一种亚波长厚度、宽带高效的吸声超表面材料,有望应用于航空噪声和振动的控制。首先提出了一种基于局域共振机理的开口空心球(SHS)人工微结构,理论分析和仿真计算表明这种结构的超表面材料在共振频率附近具有较强的吸声率;然后,将不同尺寸的SHS整合在一个结构中设计出嵌套开口空心球(NSHS),在空气基底中制备出NSHS超表面材料可以同时在双频段实现高效率的吸声效应;最后,增加海绵基底后,这种超表面材料可以实现500~1200Hz的宽频吸声效应。

变截面背腔结构的微穿孔板吸声器的设计与研究

如何实现微穿孔板吸声结构的宽频吸声是近年来的研究热点之一。针对微穿孔板吸声结构的宽频吸声问题,本文设计了一种不规则背腔结构,并将其应用到单层和双层微穿孔板的吸声器上,对其吸声性能进行了研究。利用声电类比模型获得吸声器各部分的阻抗关系,然后通过理论计算得到吸声结构的阻抗和吸声系数。理论、仿真和实验结果表明:在不增加结构厚度的情况下,通过内层变截面隔板对背腔进行不等体积分割,可拓宽微穿孔板吸声带宽,且结构相对简单。该研究为微穿孔板吸声器的宽带低频吸声及其应用提供了新的设计思路。

飞行器舱室内壁蛛网仿生薄膜声学超材料设计

飞行器舱室内部噪声对乘员及飞行操控和通信构成了显著威胁,薄膜声学超材料(MAM)在满足轻量化要求的同时具有出色的降噪性能,能够满足航空工业领域对降噪和飞行器重量的双重要求。受蛛网启发,本文通过结合膜、框和一组振子设计了一种仿生薄膜声学超材料。计算和试验结果表明,仿生模型的振子质量减少了19%,降噪带宽扩展了61%。此外,本文研究了三种设计参数(薄膜形状、振子位置和模型大小)对结构降噪性能的影响规律,并分析了其多级反共振模态。结果表明,圆形模型在降噪性能上优于两个方形模型。当振子位置在半径比为0.54时,可获得最佳的降噪性能。模型在尺寸减小时仍有较大的降噪效果,但当尺寸增大时有失效的可能。非固定框在2×2阵列模型中有助于形成反共振模态,而在3×3阵列模型中作用则相反。根据不同的频率需求调节设计参数,能够适配于飞行器内部复杂、多变的噪声环境。

扩散吸声体的最新研究进展

近年来,扩散吸声体(Diffsorber)得到广泛应用和认同。对于如何设计和应用扩散吸声体,理论上的工作以及实验测量技术远远没有跟上实践发展的需要。从其应用背景的研究、设计方法的更新,及实验技术的发展三方面进行阐述,对扩散吸声体的相关研究进行合理总结,并指出目前该声学结构发展需要解决的若干问题。

基于微穿孔板和卷曲背腔复合结构的低频宽带吸声体

通过引入卷曲腔的概念并结合微穿孔板所设计的吸声结构具有深亚波长厚度、低频宽带吸声和高效吸声的特性.通过理论分析、数值模拟和实验,揭示了卷曲吸声结构工作的物理机制.首先在理论上分析单个吸声体的吸声性能并进行了数值和实验验证,两个吸声单体的共振频率分别为282和429 Hz.进一步,基于模耦合理论将低/高频吸声单体联合起来,设计出一个厚度只有100 mm(~λ/12,λ为相对低频吸声单体共振频率对应的波长),在较宽频带(232~533 Hz)内吸声系数大于0.5,在262~469 Hz内吸声系数大于0.8的宽频高效吸声结构.理论、仿真与实验结果符合较好.与传统的大体积吸声结构相比,本研究提出的轻薄高效吸声体具有结构简单和容易制造等特点,在低频噪声控制工程中有潜在的应用前景.