表面平齐的并联微穿孔板吸声结构特性仿真研究

针对火箭发动机燃气高温高速射流通道内噪声控制的工程需要,提出了一种表面平齐的并联微穿孔板吸声结构设计方案。基于微穿孔板吸声理论,建立了COMSOL微穿孔板吸声结构吸声性能仿真模型,对该类并联微穿孔板吸声结构的吸声特性进行了仿真研究,分析了并联结构的背腔深度比、周期和单体宽度等多种参数对吸声性能的影响。结果表明,通过合理选择微穿孔板参数,以及并联共振腔深度、周期比、单体宽度等参数,可以得到吸声带宽、吸声系数较优的吸声结构,且加工制造与安装维护简单,研究成果可用于高温高速射流通道内的强噪声辐射环境控制。

多层微穿孔板吸声性能的理论分析与参数优化

论文基于微穿孔板理论对单层、双层、三层微穿孔板在声波频率为0~1500 Hz下的吸声性能进行分析,运用声电类比法和传递矩阵法分别计算双层微穿孔板、三层微穿孔板的吸声系数。首先使用控制单一变量法对影响微穿孔板吸声性能的各个参数做定性分析,确定各个参数与吸声性能是正相关还是负相关,其次使用有限元软件COMSOL Multiphysics对微穿孔板的吸声系数进行仿真计算,将有限元仿真的结果与数值仿真的结果进行对比,从而验证数值仿真的可靠性,再使用主成分分析法对微穿孔板的各个参数对吸声性能的影响进行定量分析,确定微穿孔板各个参数对第一吸声峰值对应频率的影响程度,给实际工艺中减小第一吸声峰值的频率提供理论的指导,最后通过改进遗传算法优化多层微穿孔板结构,给微穿孔板各个参数取一个合理的值使多层微穿孔板在0~1500 Hz下具有良好的吸声性能,优化后的结果表明随着微穿孔板层数的增加其对低频声波的吸收能力会有所增强。

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。

多层微穿孔板吸声特性研究

本文研究了在大背腔情况下多层微穿孔板结构的设计与吸声特性问题.在实际应用中,根据电-力-声类比法,微穿孔板吸声结构可以等效为电阻-电容串联的电路系统.但随着背部空腔深度的不断增加,传统的电-力-声类比法在分析多层微穿孔板结构吸声特性时变得十分复杂,且计算精度较低.鉴于此,本文提出了一种传递矩阵的计算方法,用于分析多层微穿孔板结构的吸声特性.并结合有限元仿真分析方法,通过数值算例验证了该方法的正确性与有效性.

加工误差对马氏理论关于超微孔微穿孔板吸声结构适用性的影响

从理论和实验上探讨了加工误差对马氏理论关于超微孔微穿孔板（micro-perforated panel，MPP）吸声结构适用性的影响。建立了计及加工误差的MPP理论分析模型，并应用MEMS工艺制作了超微孔MPP，由于工艺本身存在一定的加工误差，造成实际孔径与设计孔径10％-20％的偏差，在阻抗管中测量得到其垂直入射吸声系数。将实验结果和计及加工误差的理论预测值与马氏理论预测值进行对比发现，差别均较小，最大误差仍在6％以内，说明马氏理论在计及加工误差的情况下仍然适用。此外，对马氏理论关于加工误差的适用极限进行了仿真计算，结果表明，适用极限的大小具体依赖于超微孔MPP的孔径大小。

微穿孔板共振吸声结构在飞机喷流噪音控制上的应用研究

分析了飞机的喷流噪声产生机理,讨论了喷流噪声的控制技术。并将穿孔板共振吸声结构降噪技术应用到飞机的推进系统中,用以降低喷流噪声,并对其实际降噪效果进行了比较分析。

双层微穿孔板吸声结构设计中的共振和反共振频率计算

双层微穿孔板吸声结构设计中的共振和反共振频率计算张宗茂，顾熙棠（宁波大学机械工程系）一、引言对微穿孔板吸声结构的吸声机理已有较系统的研究’‘Ｉ“””。单层做穿孔板吸声结构的共振频率可用穿孔板共振吸声结构的共振频率计算公式求得，但双层微穿孔板吸声结构的...

穿孔板吸声结构的吸声性能及其应用

对穿孔板吸声结构的声学特性进行了理论分析与计算。讨论了穿孔板吸声结构的共振吸声原理,基于对穿孔板吸声结构声阻抗的讨论,分析了穿孔率、空腔深度、板厚、孔径等参数对吸声性能的影响,为穿孔板吸声结构的工程应用提供了依据。针对某工程机械风冷系统噪声突出这一现象,专门为风冷系统设计了穿孔板吸声结构,大幅度降低了该机风冷系统的噪声,也使该机的驾驶环境噪声得到了有效控制。

微穿孔共振吸声结构中吸声材料的作用

详细分析了不同厚度和放置方式的吸声材料对空腔声阻抗和穿孔辐射声阻抗的影响,从而建立起微穿孔-吸声复合结构的理论分析模型,以用于预测和优化结构的吸声性能。并针对常用的几种微穿孔-吸声复合结构,通过理论分析和阻抗管实验探讨了其声学性能的不同。分析结果表明,理论计算和实验结果吻合很好,证明了模型的可用性。考虑到结构的声学性能和经济性,建议采用中部放置吸声材料的复合结构。

微穿孔板吸声结构计算及其应用

微穿孔板吸声结构具有吸声系数高、吸收频带宽等优点 ,广泛应用于噪声控制的各个领域 根据马大猷的微穿孔吸声理论 ,总结了微穿孔板吸声结构的吸声原理 ,并用基于此理论的计算结果与在低频、中频驻波管中实验的结果进行对比 ,得到了比较满意的结果 采用微穿孔板吸声结构 ,进行汽车发动机隔声降噪模拟实验 ,结果表明 ,微穿孔板吸声结构具有良好的降噪功能 微穿孔板吸声结构的吸声性能的初步研究 。

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。

L型分割背腔的微穿孔板吸声结构的吸声性能研究

为了提高单层微穿孔板吸声结构的低频吸声性能,设计了一种L型分割背腔的微穿孔板吸声结构。基于微穿孔板吸声理论和声电等效电路原理,建立了两腔分割的L型分割背腔的微穿孔板吸声结构的声电等效电路模型。数值和实验结果表明:L型分割背腔的微穿孔板吸声结构能很好的改善单层微穿孔板结构低频吸声性能,并且明显拓宽了单层微穿孔板结构的吸声带宽。将此结构推广到N腔分割,实验结果和数值结果拟合的较好。

应用微穿孔板吸声结构的飞机座舱内部噪声控制实验研究

针对某些特殊情况下飞机座舱内部噪声过大的实际情况,对其进行了噪声无源控制实验研究。以某飞机座舱模型为研究对象,利用微穿孔板吸声结构成功实现了一套飞机座舱模型内部噪声无源控制系统。同时利用Cada-X结构动力学分析系统建立了一套振动噪声控制性能测试系统,可广泛应用于各种振动噪声有源、无源控制系统的控制性能测试。同时对所设计的微穿孔板吸声结构吸声系数进行了理论计算和实验测量,对比结果表明其一致性良好。最后利用该测试系统对飞机座舱模型噪声无源控制系统进行了控制性能测试,控制效果明显。从而说明了此方法对飞机座舱内部噪声抑制的有效性和可行性。

二次余数扩散结构复合穿孔板扩散吸声研究

声学结构研究一直以来都是学术领域的研究热点。扩散吸声结构(Diffsorber)由于兼具扩散和吸声性能而具有很好的研究意义。本研究将具有良好扩散性能的二次余数扩散(Quedratic:residue diffusers,QRD)结构和具有良好共振吸声性能的穿孔板结构进行组合,依据标准AES-4id-2001对二次余数扩散结构及其与厚度为1 mm,穿孔率分别为3%,5%,8%的穿孔板复合后结构的扩散性能进行了实验研究,得到了相应的反射声能极坐标图和扩散系数。结果表明,复合结构在100 Hz至800 Hz的频率范围内仍具有良好的扩散性能;复合结构反射声能在穿孔板共振频率范围内有明显的下降(平均超过2 dB)。本研究可为扩散吸声结构的设计与研制提供依据。

双层串联微穿孔板吸声体设计理论及应用研究

在微穿孔板吸声体理论的基础上,基于电力声类比等效电路法建立了双层串联微穿孔板吸声体理论分析模型,分析了双层串联微穿孔板吸声体的共振频率ωs与参数k1、r1的关系。将共振频率ωs与前腔深度D1做为两项设计指标,结合单层微穿孔板吸声体的设计方法,提出了一种双层串联微穿孔板吸声体的设计思路,简化了设计工作。

微穿孔板吸声结构水下应用研究

马大猷教授提出的微穿孔板吸声结构在空气噪声降低和隔离方面得到了广泛的应用,但未见水下应用的相关研究和报道。本文将空气中微穿孔板理论应用到水中,得到了水下微穿孔板吸声结构的吸声公式。通过理论分析,得出了微穿孔板结构直接应用于水中无法获得宽频吸收的结论。提出了通过匹配液将微穿孔板间接应用到水下的设想。设计了单层板和双层板吸声结构,并对它们的吸声特性进行了理论分析与仿真。结果表明,本文设计的微穿孔板吸声结构在水中能够获得优于空气中的宽频带吸声效果。实验测量了自制的微穿孔板吸声结构,吸声系数的测量值与理论曲线基本吻合,从而验证了理论分析的正确性。

切向流对微穿孔共振吸声结构声学性能的影响

切向流对微穿孔共振吸声结构声学性能的影响可以分成三类:(1)对小孔辐射声抗的影响;(2)对结构斜入射吸声性能的影响;(3)对消声通道消声性能的影响。根据声学基本理论,详细讨论这些影响,得到对应的理论分析公式。定性而言,若声波的传播方向与气流的运动方向一致,小孔外侧的辐射声抗、空腔声阻抗函数coth(ξ)的宗量ξ赋值和消声通道的消声系数都会减小;同时呈现多普勒效应,使得结构的吸声系数共振峰频率向低频移动。理论分析得到相应实验研究的支持。

微穿孔板吸声结构在阶梯教室中的声反射和声吸收性能分析

依据马大猷教授的微穿孔板基本理论,在对微穿孔板吸声结构完成吸声理论计算结果的基础上,进行参数选择并设计了微穿孔吸声反射板结构,用于新建的阶梯教室中。分析了这种微穿孔吸声反射板结构在阶梯教室中的声反射和声吸收的性能。经现场测试与主观评价,表明了此方法对阶梯教室控制音质效果的有效性和可行性。

复合微穿孔板吸声结构吸声特性分析及优化

针对传统微穿孔板吸声结构(Micro-Perforated Panel Absorber,MPPA)吸声带宽较窄的问题,基于微穿孔板串并联耦合机制,提出了三种不同结构形式的复合MPPA结构。首先,依据声电类比法推导出了复合MPPA法向入射吸声系数的解析计算模型;然后,通过初步设计结构尺寸参数,探究了该类吸声结构的宽带吸声特性;针对500~3600 Hz的目标吸声频段,采用多种群遗传算法对复合MPPA以及传统简单MPPA、串联MPPA、并联MPPA分别进行优化,对比分析了其最优吸声带宽;最后,利用有限元法对优化后吸声性能最佳的复合MPPA进行了吸声系数仿真测试以及对应的阻抗管实验测试。测试结果表明,所提出的复合MPPA的宽带吸声性能优于传统简单MPPA、串联MPPA和并联MPPA的吸声性能;在500~3600 Hz频段内,优化后吸声性能最佳的复合MPPA能够实现优异的宽带吸声,平均吸声系数高达0.92。该类吸声结构为宽带噪声控制提供了一定的参考。

吸声侧壁对微穿孔共振结构声学性能的影响

在微穿孔共振结构的空腔侧壁铺设吸声层将增大空腔的声顺,引进空腔的声阻,从而明显改进结构的吸声特性。与对应的刚性壁面空腔结构相比较,吸声壁面结构的吸声系数共振峰频率降低,频响曲线平坦,峰-谷起伏减小。其特性与填满吸声材料的空腔结构基本相同。相应的理论公式得到实例的有力支持。与三维理论相比较,一维理论比较简洁,仅需引入材料的垂直入射吸声系数。其预测的共振结构吸声系数幅值能够满足工程设计的要求,但是没能充分反映吸声材料对共振峰频率的影响,预测的共振峰频率偏高。