多孔吸声材料的研究进展及发展趋势

采用多孔吸声材料是一种重要的吸声降噪手段,简单介绍了多孔吸声材料的吸声原理、吸声性能的评价参数及吸声材料的种类及特点。综述了多孔吸声材料的制备工艺及应用现状,介绍了工业固废在吸声材料方面的应用,同时提出了吸声材料的研究发展方向和趋势。     

多孔吸声材料的吸声特性研究

多孔吸声材料具有吸声系数高、吸声频带宽等优点,采用多孔吸声材料的圆管理论模型,并对此进行数学编程计算与分析,结合工程实际,研究多孔材料孔隙率、孔径、厚度以及结构因子对多孔材料吸声性能的影响,对实际的设计有一定参考价值。     

多孔吸声材料声学模型及其特征参数测试方法研究进展

噪声是载人航天器的重要环境因素之一,航天器环境噪声升高会直接影响航天员工作和休息,进而影响空间科学任务.然而,以往在轨运行的载人航天器存在较多噪声过大的问题,多孔吸声材料已经在国际空间站应用并取得良好的降噪效果,我国空间站预计2022年底建成,了解声学多孔材的声学模型以及吸声机理对我空间站运营阶段的降噪具有重要的意义.基于刚性框架假设,多孔吸声材料声学等效模型分为经验模型和唯像模型,Delany-Bazley是常用的经验模型,采用此模型不能对多孔材料吸声的性能提供精确的预测,唯象模型考虑了声波在材料孔隙和空腔中的传播,可以准确预测吸声性能,因此Johnson-Champoux-Allard唯象模型被众多学者应用.流阻、孔隙率、曲率、粘胶特征长度和热特性长度等多孔材料声学特性参数是准确建立多孔材料Johnson-Champoux-Allard模型的关键,流阻测试方法包括直接气流法、声学阻抗管法、交流法和比较法;孔隙率的测试方法分为直接测试方法和声学阻抗管测试方法;曲率、粘性特征长度和热特性长度可以通过超声波进行直接测试,直接测量通常比较复杂、不太可靠并且具有破坏性,反演优化方法是获得多孔材料曲率、粘性特征长度和热特性长度的常用方法.本文概述了多孔吸声材料在国际空间站的应用情况,综述了多孔吸声材料声学等效模型的研究进展,介绍了多孔吸声材料吸声原理、声学扰动基本方程以及声学属性参数的测试方法,重点介绍了多孔吸声材料声学等效模型中的经验模型和唯像模型,进而对多孔材料声学等效模型中的声学特征参数的测试方法进行详细论述.     

结构因素对多孔材料吸声性能的影响

多孔吸声材料由于具有比重小、取材范围广、加工制造工艺相对简单等优点而在吸声降噪领域显示出了广阔的应用前景.为了更好的研究与设计多孔吸声材料,总结和分析了多孔材料中孔隙率、孔隙形貌、孔径、厚度和空腔等结构因素对材料吸声性能的影响.发现孔隙率和孔径过大或过小均不利于吸声性能的提高,可能存在一最佳值;而厚度和空腔的增加能有效...     

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。     

多孔性吸声材料的研究进展

本文阐述了吸声材料在实际使用中的地位和意义,简单介绍了多孔吸声材料的种类及其性能特点.详细介绍了多孔泡沫吸声材料,其内容涉及泡沫金属材料的制备工艺、吸声性能和影响因素,以及泡沫塑料、泡沫玻璃和复合泡沫材料的特性、用途、研究进展和应用现状.     

分层多孔材料吸声结构的性能分析

利用声波在分层介质中的传播方程,给出了由不同种吸声材料复合而成的多层吸声结构吸声系数的递推计算公式。继而以由多孔吸声材料复合而成的双层吸声结构为基础,通过数值仿真,深入分析了内外层材料的厚度、孔隙率、和微孔半径变化对吸声系数的影响。以导出的递推计算公式为基础,通过仿真实验研究了分层吸声结构的参数优化设计。结果表明：由多孔材料复合而成的分层吸声结构具有良好的吸声效果,通过合理配置各层材料结构参数,可以在较宽的频段上达到较为满意的吸声效果,从而为相应产品的开发提供了理论依据     

高效纤维-石膏功能复合吸声材料的研制

以高强石膏为胶凝材料,内掺玻璃纤维,制备出一种新型多孔吸声材料.实验发现,孔隙率、平均孔径大小、玻璃纤维含量、发气剂含量对材料吸声性能有显著影响.采用驻波管法测试材料的吸声系数.结果表明材料的平均吸声系数和降噪系数分别达0.58和0.60,且材料的中低频吸声性能优良.     

水下吸声材料的研究进展

概述了水下吸声机理,综述了常用的吸声材料和吸声结构以及国内外水下吸声材料的研究和应用现状。归纳出水下吸声材料的3个发展方向,即理论计算指导材料设计、提高材料低频吸声性能和增加频宽及提高材料耐水压和耐蚀性。指出具有高强度、高耐热性、高耐蚀性和良好吸声效果的金属多孔材料,特别是夹心复合吸声结构具有良好的发展前景。     

水泥基复合多孔吸声材料的制备方法和性能

以普通硅酸盐水泥、膨胀珍珠岩、陶粒主要原料,加以一定的辅助材料,研制出一种新型水泥基复合多孔吸声材料.该种材料具有吸声性能好、成本低、对环境无污染等优点.试验分析不同骨料、水灰比、骨料颗粒粒径对吸声性能的影响.结果表明,这些因素对其吸声性能影响明显.     

Synthesis of porous–acoustic absorbing systems by an evolutionary optimization method

Topology optimization is frequently used to design structures and acoustic systems in a large range of engineering applications. In this work, a method is proposed for maximizing the absorbing performance of acoustic panels by using a coupled finite element model and evolutionary strategies. The goal is to find the best distribution of porous material for sound absorbing panels. The absorbing performance of the porous material samples in a Kundt tube is simulated using a coupled porous–acoustic finite element model. The equivalent fluid model is used to represent the foam material. The porous material model is coupled to a wave guide using a modal superposition technique. A sensitivity number indicating the optimum locations for porous material to be removed is derived and used in a numerical hard kill scheme. The sensitivity number is used to form an evolutionary porous material optimization algorithm which is verified through examples.     

多孔材料吸声性能分析与设计优化

多孔材料的吸声性能依赖于基体材料的性质、孔的形状与尺寸以及孔隙分布方式。利用多孔材料的高吸声性能和可设计性特点,研究和设计高吸声制材料与结构意义重大。采用表面阻抗法和传递矩阵法研究规则有序的圆柱形孔多孔金属材料与结构的声传播特性,建立声能吸收率与孔的尺寸和孔隙率之间的解析关系,并以圆柱形孔的尺寸沿材料厚度方向的变化规律为设计参数,建立以特定频率下层状多孔结构声能吸收率为目标的优化问题的提法和求解方法,得到一种具有较高声能吸收率的梯度多孔结构。     

多孔材料的流体动力特性

多孔材料广泛应用于消声降噪、过滤等工业领域,笔者针对较高消声效果的PVF多孔消声材料喷注的外部流场特性进行了较为详细的实验研究, 对不同厚度的材料的外部流动速度、湍流量、声场和压力分布进行了细致的测量,得出多孔材料的出流是由不同方向的普通微射流和微射流的汇聚扩散组成的结论,证明流体经多孔材料出流后的噪声是由外部扩散流场的湍流所决定的。多孔材料的作用在于:(1) 总压的降低和出流面积的缩小;(2) 由于多孔材料的不同方向微射流的相互耦合作用、引起外部流动特性的改变。气动消声材的选择上要注重其对出流流场的改善,这是达到良好消声效果的根本所在。     

金属橡胶材料特征参数对其吸声性能影响的实验研究

为深入研究金属橡胶材料吸声降噪性能,并为该材料吸声结构设计提供依据,实验研究了金属橡胶材料的吸声特性。分析了金属橡胶材料厚度、孔隙率、金属丝直径和平均孔隙直径等特征参数对吸声性能的影响;推导并验证了金属橡胶材料吸声系数第一共振频率的理论计算公式;研究了具有相同平均孔隙直径金属橡胶材料的吸声特性。结果表明:金属橡胶材料可作为均匀、各向同性的多孔吸声材料进行研究,其吸声性能具有可设计性,并且相同平均孔隙直径的金属橡胶材料具有相同的吸声特性。     

驾驶室声场响应面仿真模型的构建及应用

吸声材料广泛应用于车辆噪声控制中。将响应面法引入整车声场建模中,研究对象为敷设有大量吸声材料的某商用车驾驶室。首先通过面板声学贡献度分析选定需要的设计变量,进行试验设计,建立考虑吸声特性的驾驶室仿真模型,用以进行数值试验得到响应变量,进而构建驾驶室声场的响应面模型。应用得到的响应面模型对驾驶室各位置吸声材料的厚度进行优化。结果表明,优化后的方案在减少吸声材料厚度的同时也有效提高降噪效果。     

多孔金属吸声性能测试系统设计

为深入研究多孔金属材料的声学性能，基于双传声器传递函数法设计一套多孔金属材料吸声性能测试系统，并详细介绍了整个测试系统的设计过程，给出具体的设计参数。在此基础上，搭建实际多孔金属材料阻抗管测试系统，并通过对标准多孔金属试样进行对比测试验证测试系统的可行性和稳定性；最后，对测试系统误差来源及误差修正方法也进行进一步分析和讨论。研究结果将为后续极端环境下多孔金属的系列研究奠定基础。     

多孔金属材料的化学制备方法及性能研究进展

为优化多孔金属材料的制备方法,深入认识性能并扩大其应用,本文综述了多孔金属材料的化学制备方法、性能及应用。制备方法主要从电沉积法、脱合金法、固体烧结法、液态凝固法等方面阐述,并围绕多孔金属材料所具有的吸声、过滤分离、导电导热及催化等性能,介绍了其在汽车工业、航空航天工业及生物医学方面的应用。文章最后简述了多孔金属材料逐渐向复合化、梯度化、孔结构多样化发展的未来趋势。