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helmholtz腔-微穿孔板复合结构的吸声性能

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电声技术 2022年第12期46卷 36-41页

作者：杨鹏哈尔滨工业大学机电学院黑龙江哈尔滨150006 中国飞行试验研究院试验机设计改装研究部陕西西安710089

针对微穿孔板的低频宽带吸声降噪问题,设计helmholtz腔-微穿孔板并联结构,建立结构的声学有限元模型,基于声电类比法建立结构的理论模型;以300~1000 Hz的平均吸声系数为优化目标,采用两种优化策略对并联结构进行吸声性能优化,使得结构... 详细信息

针对微穿孔板的低频宽带吸声降噪问题,设计helmholtz腔-微穿孔板并联结构,建立结构的声学有限元模型,基于声电类比法建立结构的理论模型;以300~1000 Hz的平均吸声系数为优化目标,采用两种优化策略对并联结构进行吸声性能优化,使得结构的吸声性能得到明显提升。最终得到厚度为50 mm,在345~1000 Hz吸声系数大于0.8的吸声结构。通过光固化打印、激光打孔制造实验样品,利用驻波管对样品的吸声性能进行测试。实验结果表明,并联结构具有优良的低频宽带吸声性能。

关键词： helmholtz腔微穿孔板遗传优化吸声性能

一种带薄膜结构的helmholtz腔声学超材料

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声学技术 2017年第4期36卷 297-302页

作者：周榕吴卫国闻轶凡江苏大学土木工程与力学学院江苏镇江212013

为有效控制低频宽带噪声,设计了一种带薄膜结构的helmholtz腔声学超材料。利用COMSOL软件对其透射特性进行详细分析,结果表明:不带膜的原本的helmholtz腔结构其透射系数虽在低频范围内可以得到峰值,但其结构尺寸较大,且频带很窄,而文中... 详细信息

为有效控制低频宽带噪声,设计了一种带薄膜结构的helmholtz腔声学超材料。利用COMSOL软件对其透射特性进行详细分析,结果表明:不带膜的原本的helmholtz腔结构其透射系数虽在低频范围内可以得到峰值,但其结构尺寸较大,且频带很窄,而文中设计的声学超材料结构的透射系数在低频范围可得到多个峰值,在相同结构尺寸下,与原本的helmholtz腔结构相比,其固有频率向低频范围内偏移,因而提高了结构的低频隔声效果,拓宽了结构的隔声频率带宽。在此基础上进一步研究了声学超材料结构几何参数对透射系数的影响,优化了声学超材料的结构几何参数。

关键词： helmholtz腔声学超材料透射系数

基于helmholtz腔和薄膜耦合的声学超材料及其低频隔声性能研究

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基于Helmholtz腔和薄膜耦合的声学超材料及其低频隔声性能研究

作者：周榕江苏大学

学位级别：硕士

低频噪声因其波长较长,不易衰减的特点,一直是噪声控制领域的难点之一,对其进行有效控制也是声学领域的研究热点之一。声学超材料是一种人工合成的周期性亚波长范畴的复合材料或结构,在低频范围存在负等效特性且可以用小尺寸控制大波长... 详细信息

低频噪声因其波长较长,不易衰减的特点,一直是噪声控制领域的难点之一,对其进行有效控制也是声学领域的研究热点之一。声学超材料是一种人工合成的周期性亚波长范畴的复合材料或结构,在低频范围存在负等效特性且可以用小尺寸控制大波长,因此在低频减振降噪方面,声学超材料具有广阔的应用前景。本文设计和制备了一种基于helmholtz腔和薄膜耦合的声学超材料结构,并通过理论计算、数值模拟和实验验证等对其声学性能进行了系统分析研究。主要研究内容如下:1、设计了一种基于helmholtz腔和薄膜耦合的声学超材料结构,此超材料由一顶端开小孔的圆柱形空腔和薄膜组合而成,建立了该声学超材料的几何模型,运用有限单元软件模拟分析了此声学超材料的振动特性和隔声性能,并对比分析了本课题所设计的一种带薄膜的helmholtz腔声学超材料和无薄膜的helmholtz腔声学超材料在低频范围内的隔声性能与声压场的分布。2、研究了声学超材料的结构几何参数对隔声性能的影响,优化了结构的几何参数。运用单因素法系统研究了声学超材料透射系数曲线在低频范围的频率值及频率宽度等方面的变化规律:一方面是透射系数曲线最低值所对应的频率值变化规律;另一方面是透射系数曲线值低于0.6时所对应的频率宽度变化规律。研究结果表明:helmholtz腔的空腔高度、小孔半径和孔径的长度,薄膜的厚度以及薄膜上下空腔高度是影响声学超材料声学性能的主要结构几何参数。3、设计实验方案研究所设计的声学超材料声学性能,主要采用阻抗管对不同类型的声学超材料结构进行隔声量测试实验,通过四传感器测量法测量出两种声学超材料结构的隔声量,并且将实验测量结果与数值仿真模拟结果进行对比分析研究,实验结果验证了本文设计的声学超材料具有良好的隔声性能。4、声学超材料的几何参数可通过不同部件的组合装配来获得,进一步通过实验方法研究了结构的几何参数改变对声学超材料隔声性能的影响,并且对薄膜施加预应力和在薄膜上粘贴质量块时,研究了声学超材料结构在低频范围内传声损失曲线的变化。分析了结构几何参数、薄膜施加预应力和薄膜粘贴质量块时对声学超材料隔声量的影响,将声学超材料结构的隔声性能达到理想值。

关键词：声学超材料 helmholtz腔薄膜隔声性能低频带宽

盘绕型helmholtz腔声学超材料低频吸声特性研究

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盘绕型Helmholtz腔声学超材料低频吸声特性研究

作者：胡召平大连理工大学

学位级别：硕士

在日常生活中,低频噪声由于其穿透力强、衰减慢的特点已经成为最重要的污染之一,甚至会危害人们的身心健康。传统吸声材料往往是通过增加材料的厚度和重量来达到低频吸声效果,但这在空间体积要求严格的领域并不特别适用。近年来,声学超... 详细信息

在日常生活中,低频噪声由于其穿透力强、衰减慢的特点已经成为最重要的污染之一,甚至会危害人们的身心健康。传统吸声材料往往是通过增加材料的厚度和重量来达到低频吸声效果,但这在空间体积要求严格的领域并不特别适用。近年来,声学超材料的出现为实现低频吸声提供了新的思路,其不受质量作用定律的约束,可以在较小结构尺寸下实现低频吸声,受到了众多学者的认可。本文基于船用吸声材料结构小尺寸及低频噪声控制的要求,设计适用于舰船吸声的小尺寸超材料结构,用有限元方法分析其吸声特性,深入揭示其吸声机理,探索宽频带吸声方法,并制作模型进行相关实验验证。论文主要研究内容如下:1、基于helmholtz腔共振吸声原理,将盘绕型和helmholtz腔型超材料结构相结合,设计出一种盘绕型helmholtz超材料结构,其与相同厚度尺寸的传统helmholtz腔相比可获得更低频的吸声性能。2、通过精确设计每个单元的参数,将多个吸声峰处在不同频率处的基本单元结构进行组合,并采用折叠空间设计尽量减小结构厚度尺寸,设计出多单元耦合结构,通过模型实验和仿真验证了设计的超材料结构在90-360Hz频带内具有一个连续的宽频吸声效果。3、将多单元耦合结构内置于多孔材料当中,设计出复合空间折叠超材料结构,其在高频处和低频处的吸声性能分别由多孔材料和超材料结构决定,从而拓宽吸声带宽。本文设计的多单元耦合结构可实现低频宽带吸声性能,而与多孔材料相结合设计的复合空间折叠超材料结构可同时兼顾低频和高频噪声的吸收,实现大宽带吸声性能,在噪声控制领域具有很好的应用前景。

关键词：盘绕型 helmholtz腔多单元耦合多孔材料低频大宽带

一维helmholtz腔超材料声透射特性研究

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一维Helmholtz腔超材料声透射特性研究

双迷宫型通道helmholtz周期结构的低频带隙机理及隔声特性

中国声学学会第九届青年学术会议

作者：高东宝曾新吾国防科技大学光电科学与工程学院

＜正＞1引言基于helmholtz腔的声学超材料具有传统材料所没有一些特性。Fang等人首先对helmholtz腔超材料进行了研究,发现在其共振频率附近,材料具有负体积模量禁带。Cheng等人对该结构进行了深入的研究,发现了双负参数禁带的存在。Lee... 详细信息

＜正＞1引言基于helmholtz腔的声学超材料具有传统材料所没有一些特性。Fang等人首先对helmholtz腔超材料进行了研究,发现在其共振频率附近,材料具有负体积模量禁带。Cheng等人对该结构进行了深入的研究,发现了双负参数禁带的存在。Lee等人设计了一种新型非共振超材料,具有低频禁带和负体积模量。本文将helmholtz腔单元进行分

关键词： helmholtz腔超材料单元声透射特性散射型禁带

来源： cnki会议评论

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人工晶体学报 2022年第7期51卷 1212-1219页

作者：韩东海张广军赵静波胡培洲姚宏刘红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

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... 详细信息

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。

关键词：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

一种腔室可调的helmholtz型声子晶体的带隙研究

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人工晶体学报 2023年第4期52卷 590-597,612页

作者：刘红赵静波姚宏韩东海张晓生王晨张广军空军工程大学基础部西安710051

本文针对低频噪声的控制问题,设计了一种腔体结构可调的helmholtz型声子晶体,该结构内腔由一活动伸缩螺杆连接的隔板分为上下两腔,并采用弓字形开口通道设计。采用有限元法对该结构的带隙特性与隔声特性进行了分析,并通过“声力类比”... 详细信息

本文针对低频噪声的控制问题,设计了一种腔体结构可调的helmholtz型声子晶体,该结构内腔由一活动伸缩螺杆连接的隔板分为上下两腔,并采用弓字形开口通道设计。采用有限元法对该结构的带隙特性与隔声特性进行了分析,并通过“声力类比”的方法构建了该结构在带隙起始频率与截止频率处的等效模型。研究表明,该结构在500 Hz以下频段内具有6条带隙,最低带隙频率可达31.34 Hz,且在每条带隙频段内都表现出了良好的隔声性能,最大隔声量可达111.95 dB。最后,通过调整伸缩螺杆,改变腔体结构布局,可将多条共振带隙相连,不仅可以构成一个较宽的带隙,而且可以达到调节隔声频段的目的。该设计为改善helmholtz型声子晶体的隔声性能提供了新的设计思路。

关键词：声子晶体带隙 helmholtz腔隔声低频噪声腔体可调