蜂窝微穿孔吸声体的宽频吸声性能优化设计

针对蜂窝微穿孔吸声体结构,利用粒子群优化(Particle Swarm Optimization,PSO)算法优化吸声体结构的吸声性能.以三蜂窝芯的蜂窝微穿孔吸声体结构中微穿孔板的孔径、穿孔率和背腔深度为优化设计变量,以吸声体的吸声系数和吸声频带为优化目标,得到吸声体宽频范围吸声时的优化结构参数.将三参数优化、两参数优...     

基于声振耦合的曲面微穿孔板吸声特性研究及试验分析EI北大核心CSCD

采用了声电类比法分析曲面微穿孔板(curved micro-perforated panel,CMPP)的吸声特性,并根据瑞丽积分法求解了曲面板的自由振动特性,借助声振耦合原理获取了在考虑板的振动时微穿孔板的吸声特性,并给出了结构参数如穿孔率、孔径、板厚、曲率半径、背腔深度、板的长宽比等对曲面微穿孔板吸声系数的影响。根据理论模型,该研究设计了阻抗管装置并测量了曲面微穿孔板的吸声系数,其中对不同穿孔率下的吸声系数进行了测量。结果显示:随着穿孔率和孔径的增大,由微孔引起的吸收峰值降低,吸声带宽变小;随着板厚的增加,由于板的共振引起的吸声峰向高频移动,由于微孔引起的吸声峰向低频移动,证明了理论模型的准确性。     

封闭式背腔微穿孔板吸声结构

为提高微穿孔板吸声体的吸声性能,提出一种宽频带封闭式背腔微穿孔板吸声结构.使用薄膜封闭背腔中的特定气体,改变背腔声抗,配合参数合理的微穿孔板,能够提升低频吸声性能并有效拓宽吸声频带.基于声电类比法推导该吸声体的吸声系数计算方法,通过有限元仿真以及阻抗管实验对理论计算结果进行验证,最后探究背腔气体、微穿孔板振动和薄膜厚度...     

微穿孔板吸声体中的板振动

板振动对微穿孔板吸声体的声学特性存在一定的影响。文章对此影响关系从理论方面进行初步分析,并通过不同材料、不同孔径、不同穿孔率样品在低频、中频驻波管中的大量实验,分析板振动对微穿孔板吸声体吸声性能影响关系的规律性,从而得到对微穿也板的实际应用具有指导性的结论。     

计及温度条件下的微穿孔板结构优化设计

微穿孔板吸声体是由穿孔直径在1 mm以下的薄板和板后空腔组成的共振吸声结构,其结构通常可利用经典的微穿孔板理论来设计。但在温度变化条件下,经典的微穿孔板理论已经不足以设计出满足要求的微穿孔板结构。文中在设计微穿孔板吸声结构时,不仅考虑了结构参数孔径d、板厚t、孔间距b及空腔深度D对微穿孔板吸声特性的影响,又计入了温度T这一参数。拟采用改进的粒子群优化算法,分别对一定温度下的单层和双层微穿孔板吸声体的结构参数进行优化设计,搜索得到最优的参数组合,使其在给定的频带范围内平均吸声系数最高。优化结果表明:利用改进的粒子群算法设计出的微穿孔板吸声结构在给定频率范围内吸声系数较大,且符合给定温度的要求。     

声致振动对3层微穿孔板吸声体吸声性能影响

为了研究声致振动对3层微穿孔板吸声体的吸声性能的影响,基于微穿孔板吸声理论与声电等效电路原理,对考虑声致振动时,3层微穿孔板吸声体的吸声性能进行了计算。研究发现,考虑声致振动时,3层微穿孔板吸声体的低频吸声性能有所降低,高频吸声性能变化不大。且随着微穿孔板的质量密度的增加,考虑声致振动时的3层微穿孔板吸声体的吸声性能曲线逐渐接近未考虑声致振动的情况。当其它参数保持不变时,随着穿孔板穿孔直径和间距的增加两共振峰逐渐向低频方向移动;随着穿孔率的增加,两共振峰逐渐向高频方向移动。因此,声致振动对3层微穿孔板吸声体的吸声性能有一定的影响,其影响程度与微穿孔板的质量密度和结构参数相关。     

DAM复合型阻尼吸声穿孔板吸声性能的研究

本文对ＤＡＭ复合型阻尼吸声穿 板吸声性能进行了较为系统的研究，讨论了填充吸声材料，Ｂ腔厚度，阻尼穿孔板孔径，穿孔率对吸声性能的影响。     

变截面微穿孔板吸声特性研究

传统的微穿孔板要获得较佳的吸声性能,需要较小孔径的微孔（〈0．3mm）;在穿孔率不变的情况下,增加板厚,那么板的吸声性能将下降。为了避免这个问题,提出一种新型的微穿孔板结构——变截面微穿孔板。与传统微穿孔板不同,它的微孔的截面积沿其轴向不是恒定的,而是在轴向的一定位置发生突变,从而板存在孔径差异较大的两部分。在马大猷的理论基础上,分析了变截面微穿孔板的吸声特性,并利用传递函数法,通过阻抗管进行了实验。分析和实验结果显示,变截面微穿孔板的吸声性能主要由孔径较小的部分决定,孔径较大的部分主要是增加了板的厚度,对板的吸声性能贡献较小;因此,通过变截面的方法,在增加板厚的同时也能使板维持在较佳的吸声性能水平。     

单壁碳纳米管对微穿孔板吸声体吸声性能的影响

实验研究了单壁碳纳米管对微穿孔板吸声体吸声性能的影响。使用单壁碳纳米管对传统的微穿孔板吸声体进行表面修饰,得到复合微穿孔板吸声体,在阻抗管中测量得到其垂直入射吸声系数,并与复合之前的实验结果进行对比发现,经单壁碳纳米管表面修饰后的复合微穿孔板吸声体的吸声性能在低频范围内有明显的改进,吸声系数最大可提高约39.6%。对基于单壁碳纳米管表面修饰的复合微穿孔板吸声体的吸声机理进行探讨时发现,复合吸声体在微穿孔板吸声体共振吸声的基础上引入了单壁碳纳米管与微穿孔板界面的摩擦振动作用等辅助吸声机制使得其吸声性能变优。该研究结果为微纳复合吸声降噪结构的设计提供了研究思路。     

封闭式背腔微穿孔板吸声结构

为提高微穿孔板吸声体的吸声性能，提出一种宽频带封闭式背腔微穿孔板吸声结构。使用薄膜封闭背腔中的特定气体，改变背腔声抗，配合参数合理的微穿孔板，能够提升低频吸声性能并有效拓宽吸声频带。基于声电类比法推导该吸声体的吸声系数计算方法，通过有限元仿真以及阻抗管实验对理论计算结果进行验证，最后探究背腔气体、微穿孔板振动和薄膜厚度对吸声性能的影响。结果表明，背腔气体对吸声性能有显著影响，当在背腔中填充六氟化硫时，能提升该结构的低频吸声性能，但使吸声带宽变窄；当在背腔中填充氦气时，其法向吸声系数在240 Hz～4 300 Hz频率范围内大于0.5。     

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。     

脉冲爆震发动机微穿孔消声喷管研究

针对脉冲爆震发动机的噪声辐射特性,计算分析微穿孔板孔径、板厚、穿孔率、前后腔厚度等设计参数对单／双层微穿孔板吸声体共振频率、吸声系数的影响。设计并加工一组微穿孔消声喷管。实验研究发现：影双层微穿孔消声喷管对脉冲爆震发动机噪声辐射的降低都有一定的作用,双层结构优于单层结构;消声喷管越长,消声效果越好;发动机工作频率为20Hz时,300mm长双层微穿孔消声喷管可使噪声辐射峰值声压级降低2dB左右,脉冲声压级和声功率级降低4dB左右,声功率从1377．2W下降至542W。     

微穿孔板二次余数扩散体复合结构阻抗管实验研究

传统的共振吸声结构由于吸声频带窄而无法满足要求,为此将具有良好扩散性能的二次余数扩散体(Quadratic Residue Diffuser,QRD)结构与微穿孔板复合以期获得在吸声频带和吸声峰值兼佳的复合结构。阻抗管实验研究表明,将QRD结构与微穿孔板复合之后,微穿孔板的吸声频带有了很大的扩展,并同时拥有了QRD结构双吸声峰的特点。经过复合,QRD结构的吸收峰吸声系数明显改善,从0.27提高到0.6以上,半峰宽拓宽到300 Hz以上;与微穿孔板变化规律一致,微穿孔板/QRD复合结构的中低频吸收峰频率随微穿孔板穿孔率的增大而向高频移动,随板厚的增加而向低频移动。     

微穿孔板-聚合物层状结构材料的制备和吸声性能

以微穿孔板(MPP)、聚氨酯泡沫(PU)、丁腈橡胶(NBR)和空腔(AG)为原料,根据不同的结构顺序分别制备出MPP-AG共振结构、MPP-PUFM层状结构、MPP-AG-NBR-PUFM多层结构材料和NBR-PUFM-MPP-AG多层结构材料,研究了MMP穿孔率、PUFM厚度、泡沫层孔径、泡沫厚度和结构交替顺序对复合材料吸声性能的影响。结果表明：在频率较低的条件下MPP穿孔率越低或在较高频率条件下MPP穿孔率越高,层状结构材料的吸声系数越高;随着PUFM厚度的增大层状结构材料的共振峰值频率向低频方向移动。与MPP-PUFM层状结构材料相比,MPP-AG-NBR-PUFM在500~1600Hz频率范围的平均吸声系数由0.58提高到0.66;NBR-PUFM-MPP-AG多层结构材料具有优异的中低频吸声性能,频率为400 Hz时最大吸声系数达到0.94,频率为2700 Hz时吸声系数达到0.85。     

电解多孔铁镍薄板结构的吸声性能

对具有不同参数的单层电解多孔铁镍薄板结构及双层复合结构的吸声特性进行了试验和分析,将电解多孔铁镍薄板理想化为超细微孔结构,采用平均孔距和平均孔径利用微穿孔理论计算了电解多孔铁镍薄板结构的吸声性能,并与实测值进行了比较,结果表明,单层空腔电解多孔铁镍薄板结构具有很强的共振吸声特性和良好的吸声性能,吸声系数大于0.6的频带超过2个倍频程,双层复合结构可明显拓宽吸声频带,进一步提高吸声性能.对于单层电解多孔铁镍薄板结构,采用平均孔径和平均孔距根据微穿孔理论获得的吸声系数计算值与实测值吻合得良好;对于双层复合结构,吸声系数计算值与实测值的频率特性相近,最大值接近,但存在一定的频率偏移.     

单层宽频柔性微穿孔板的加工方法和声学特性研究

针对单层微穿孔板吸声带宽较窄、常规加工方法难以制造超微孔径微穿孔板等技术现状,着重研究了具有较宽吸声频带的单层柔性超微孔微穿孔板的加工方法,包括微机电系统（Micro-Electro-Mechanical System,MEMS）模板浇铸脱模法、热压印穿孔法、针辊式穿孔法、数控铣床穿孔法,并比较、分析了这些加工方法各自的特点。其中MEMS模板浇铸脱模法和数控铣床穿孔法都可以实现孔径小于100 μm的超微孔柔性微穿孔板加工。前者可以实现批量化加工,但成本较高;后者加工精确,但不适合孔径过小、穿孔密度太大的柔性微穿孔板批量化加工。热压印穿孔法和针辊式穿孔法可以实现批量化加工,不过难以加工出孔径100 μm以下的超微孔,且加工误差较大。进而,加工了多种柔性材质的微穿孔板膜片,包括聚二甲基硅氧烷,硬纸板,聚氯乙烯（Polyvinyl Chloride,PVC）,聚碳酸酯,耐高温聚酯。其中,采用数控铣床穿孔法加工的PVC微穿孔板膜片有较好的吸声性能,部分单层PVC微穿孔板的吸声带宽可以达到3倍频程。     

耦合条件下微穿孔板吸声特性研究

使用轻薄材料制成的微穿孔板和背腔板,其自身的振动对其吸声特性的影响不容忽视。基于模态叠加法建立了弹性背腔微穿孔板的理论模型,研究了弹性微穿孔板和弹性背腔板的刚度、面密度、张紧力和阻尼对其吸声特性的影响,对比了不同边界条件下的弹性背腔微穿孔板吸声系数。随后,利用试验数据和有限元分析结果验证弹性背腔微穿孔板吸声理论。结果表明,在弹性背腔板和弹性微穿孔板的模态频率处,微穿孔板的吸声系数得到提高。通过合理配置弹性微穿孔板和弹性背腔板的参数,能够有效拓宽其吸声带宽。     

板膜耦合微穿孔板消声器的性能试验分析

为了使微穿孔板消声器具有低频宽频带吸声性能，文章提出一种将刚性微穿孔板与柔性微穿孔薄膜复合而成的微穿孔平面，并利用平均速度法预测了其吸声效果。文章分析了薄膜面积占比、薄膜厚度、背腔深度对吸声效果的影响。由分析结果可知：板膜耦合微穿孔板消声器与刚性微穿孔板消声器相比，吸声频带宽度从260 Hz拓宽到了650 Hz，与柔性微穿孔板消声器相比，在一定频率范围内吸声系数从0.55提高到0.75，通过适当改变薄膜厚度、背腔高度以及薄膜面积占比能控制微穿孔板吸收峰和薄膜共振吸收峰的相对位置，消声器可获得较好的吸声效果。研究成果可进一步拓宽微穿孔板消声器在低频降噪领域的应用范围。