双迷宫型通道Helmholtz周期结构的低频带隙机理及隔声特性

作     者：韩东海 张广军 赵静波 胡培洲 姚宏 刘红 HAN Donghai;ZHANG Guangjun;ZHAO Jingbo;HU Peizhou;YAO Hong;LIU Hong

作者机构：空军工程大学基础部西安710051 空军工程大学航空工程学院西安710038 

出 版 物：《人工晶体学报》 (Journal of Synthetic Crystals)

年 卷 期：2022年第51卷第7期

页      面：1212-1219页

学科分类：12[管理学] 083002[工学-环境工程] 1204[管理学-公共管理] 120402[管理学-社会医学与卫生事业管理(可授管理学、医学学位)] 0830[工学-环境科学与工程（可授工学、理学、农学学位）] 08[工学] 080203[工学-机械设计及理论] 0837[工学-安全科学与工程] 0802[工学-机械工程] 

基　　金：国家自然科学基金(11504429) 

主　　题：声子晶体 带隙 Helmholtz腔 隔声特性 有限元法 声-电类比 低频 飞机舱室 

摘      要：为了解决飞机舱室中的低频噪声问题,本文设计了一种双迷宫型通道的Helmholtz周期结构。迷宫型开口通道的设计能够大大增加Helmholtz腔开口通道的长度,有效降低低频带隙下限,双通道的设计能够增加声子晶体局域共振的区域,可以增加低频带隙数目。本文采用有限元法(FEM)得到了该结构在0~500 Hz频率范围内的能带结构及隔声特性,经过深入研究发现,该Helmholtz周期结构在0~500 Hz范围内存在多个低频带隙,且在低频范围内表现出较好的隔声特性。为了揭示其带隙产生机理,本文通过声-电类比方法建立了该结构的等效电路模型,并通过有限元法和等效电路模型,对低频带隙影响因素进行了详细分析。结果表明,增加开口通道的长度能够降低带隙起始频率,较小的晶格常数有利于拓宽带隙宽度。本文的研究进一步探索了声子晶体结构设计对带隙的影响,为解决飞机舱室的低频降噪问题提供了新方法。