微穿孔板吸声体参数灵敏度分析

轻质耐高温的微穿孔板吸声体的吸声性能主要受腔深、孔径、板厚、穿孔率四个参数的制约,通过等比例减小和增大这些参数来观察微穿孔板吸声体吸声性能的改变。引入吸声系数变化率的概念,以吸声系数变化率作为衡量标准,判断参数的改变对结构吸声性能的影响。整体而言,影响吸声性能的敏感度从高到低的微穿孔板吸声体参数顺序为：腔深、孔径、穿孔率、板厚。研究结果可为工程人员利用微穿孔板吸声体降噪时设计吸声体尺寸提供一定的指导。     

一种小局域条件下微穿孔板吸声体吸声特性研究

在1 mm厚碳纤维增强树脂板材上制备规则圆形的微穿孔,以此为基础,制得一种夹芯微穿孔吸声体,利用阻抗管测试方法研究了小局域条件对该吸声体吸声特性的影响。试验结果表明,小背腔的加入对该吸声体的微穿孔吸声效果有强烈影响,使其微穿孔的吸声频率向高频移动、吸声系数降低;且在该情况下,未发现组合微穿孔的协同吸声效应;基于声电类比法的微穿孔吸声方程可能不适合直接用于该声学结构吸声特性的预测、设计。利用亥姆霍兹吸声公式等声学理论,形成了一种适用于该小局域条件下夹芯微穿孔吸声体的计算方法,可解决该吸声体结构参数的设计问题,为优化其吸声特性提供依据。     

微穿孔吸声结构平均吸声特性分析

提出针对微穿孔吸声结构的"平均吸声系数"概念,并通过计算机编程计算分析确定带宽内不同微穿孔结构"平均吸声系数"的变化规律,得到微穿孔结构参数变化时"平均吸声系数"的极值及所对应的微穿孔的结构参数.所提出的微穿孔结构的设计步骤为微穿孔结构的实际应用和设计提供有价值的参考.     

蜂窝微穿孔结构的宽频吸声优化设计与分析EI北大核心CSCD

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。     

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...     

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。     

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。     

双层串联微穿孔板吸声体吸声特性研究

单层微穿孔板的吸声频带较窄,采用双层串联微穿孔板结构可进一步拓宽其吸声频带,但由于双层串联微穿孔板结构的吸声曲线中两个波峰之间有很大的下降趋势致使整体吸声系数有所降低,故采用传递函数法建立双层串联微穿孔板吸声体理论模型,分析两层穿孔板的穿孔参数和板后空腔改变时结构整体吸声系数的变化,并通过与COMSOL中所建模型的计算结果相对比进行验证,比选确定合适的结构参数,使其在拓宽吸声频带的同时保持其在吸声频带内的吸声系数均较大,得到较优的吸声效果。     

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500～3 600 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500～3 600 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。     

倾斜微穿孔板结构的吸声特性研究

针对实际应用中空间尺寸的限制和吸声性能的要求,提出倾斜微穿孔板吸声结构。首先,用虚拟的隔板将倾斜微穿孔板吸声结构分成有限个等宽的吸声胞元体,每个吸声胞元体的背衬空腔厚度均不相等。基于马大猷微穿孔理论和声阻抗并联原理,采用传递函数法获得不同穿孔方向倾斜微穿孔板吸声结构的吸声性能表达式。理论计算结果与现有实验测试结论相吻合。结果表明,微穿孔方向对结构吸声性能的影响较明显,适当调整微穿孔方向可获得满意的吸声系数。     

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。     

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。     

宽频变腔高阻微穿孔吸声板的设计

提出一种穿孔吸声板,用于代替原有的吸声板,不仅可以减少材料的厚度,而且可以提高材料的吸声系数加宽吸声频带,以最大限度的提高经济指标,所研究的宽频变腔高阻吸声板经浙江省环保与振动控制专业协会测试,其吸声系数普遍高于普通微穿孔吸声板。     

《孔中介质对厚微穿孔板吸声性能的影响》

典型的微穿孔板为孔径与板厚均小于1mm的金属或塑料板,这些极薄的板材因其强度低,通常不适用于民用,也因此使微穿孔板这一良好的吸声共振结构的应用范围受到局限。本文以厚度为10mm的环氧树脂基厚微穿孔板为研究对象,分别选择空气、水、聚乙烯醇、羊毛纤维作为孔中介质,用阻抗管法测量吸声系数,研究各种介质对微穿孔板吸声性能的影响。结果发现,通过在孔中加入纤维材料可以在一定程度上弥补因材料厚度增加而导致的吸声性能的减弱。当平均每孔中穿入53根羊毛纤维,后空腔深度为20mm时,厚微穿孔板共振吸收频率为956 Hz,峰值吸声系数可达0.94。有效吸声频带范围为612Hz～1600Hz以上。     

具有深度亚波长厚度的共面可调完美吸声板EI北大核心CSCD

针对具有深度亚波长厚度的声学超构吸声板,研究了其声学特性和物理吸声机制,以及进一步提高其低频声学特性的可能性。该吸声板单元通过将带有小孔的分隔板内置于以阿基米德螺旋形成的共面腔体中形成双层穿孔吸声体结构。研究表明,通过调整分隔板在腔体中的位置,可以在较宽的频带范围内改变吸声板的共振频率,而不改变其近似完美吸声的声学性能。对该吸声板建立了完整的用于描述其声学特性的理论模型,并通过数值模拟的方法揭示了其物理吸声机制。同时,研究并分析了吸声板结构参数对其声学特性的影响,为进一步改善其低频声学性能提供了基础。为了验证研究结论的有效性,采用3D打印技术对所设计的样品进行打印,测量结果与理论计算和数值模拟得到的结果具有很好的一致性。与未加入分隔板的吸声结构相比,该吸声板可以在更低的频率下获得近全吸声的效果。     

微穿孔板—蜂窝夹芯复合结构的隔声性能

对微穿孔板和铝蜂窝芯的复合结构,测定其具有不同参数的隔声性能。在该结构中加入GSGN薄膜和木屑板,制备出新型轻质隔声复合结构板,计权隔声量为58.41 dB,密度仅为0.037 g/mm3,达到了轻质高效隔声的目的。预期该新型复合结构板可应用于建筑材料和声屏障上,可提高结构的隔声降噪能力,改善居民生活环境质量。     

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。     

Acoustic absorption of porous electrolytic iron–nickel panel with cavity

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.     

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。