带空腔尖劈吸声器吸声性能的研究

本文研究带有空腔的锥形主声器的吸声性能。文给出了一种计算该吸声器的吸声系数的方法，并对吸声系数与频率的关系进行计算机仿真。仿真结果表明：带有空腔的尖劈吸声器相对普通尖壁吸声器，除保持高频段较好上性能外，在低频段吸声系数有显著提高；通过改变「空腔结构可以改善吸声器的低频吸声性能。     

轮胎中低频噪声的降噪结构设计及性能分析

针对轮胎中低频（500～2000 Hz）噪声的吸收问题，设计了一种组合吸声结构，该结构由多孔材料和卷绕空腔结构组成。结合多孔材料和卷绕空腔的吸声原理，建立了组合式吸声结构的理论分析模型，推导了模型吸声系数表达式；利用有限元分析法，分析了组合式吸声结构在中低频频段内的吸声性能。结果表明，组合吸声结构在500～2000 Hz频段内吸声性能良好，在1092 Hz频率附近出现吸声峰值，接近完美吸声。相较于单一的多孔材料，该组合式吸声结构的吸声性能有了较大的提升；通过改变组合式吸声结构中多孔材料体积占比，研究了吸声性能的变化规律，通过绘制反射系数的复频率平面分布情况，并结合声阻抗匹配条件分析了结构的吸声机理；在阻抗管中对该组合式吸声结构进行吸声测试，验证了理论解析模型和有限元模型的正确性。将组合吸声结构与毛毡轮罩材料叠加，研究了叠加后的吸声性能，并提出了进一步提升吸声性能的措施。该组合吸声结构的吸声峰值频率可根据多孔材料体积占比调控，且总体厚度小，在轮胎中低频噪声控制中具有一定的效果。     

聚四氟乙烯微孔膜的共振声性能实验

对聚四氟乙烯(PTFE)微孔膜传声性能进行实验研究,由数据分析得到其传声特点:在无空气腔时,对传声几乎无影响;有空气腔时,明显表现为共振吸声,在100Hz～1500Hz低频段高效透声,在1500Hz～6300Hz高频段共振吸声。因此,PTFE既是优秀透声材料又是优秀的吸声材料。这为其传声理论模型的建立提供了重要依据,意义在于探索微纳孔径薄膜材料的传声规律。     

含有空气背衬层的分层多孔材料的吸声性能研究

根据声波在介质中的传播规律,计算了声波垂直入射到含有空气背衬层的分层多孔材料吸声结构的吸声系数。以含有空气背衬层的双层泡沫铝结构为例,研究了各层泡沫铝的设计参数和空气背衬层厚度变化对吸声结构吸声系数的影响规律。研究表明:随着各层孔隙率增加、或厚度增加、或流阻率增加,双层泡沫铝空气背衬层吸声结构的吸声系数逐渐增大;在低频段增加空气背衬层厚度,吸声系数增大,且最高吸声系数表现出向低频迁移的趋势;在中频段,当增加各层孔隙率或流阻率时,没有空气背衬层的双层泡沫铝吸声结构则呈现出更好的吸声性能。合理调整各层材料的设计参数,可在较宽频段上达到满意的吸声效果。     

纤维类吸声材料的研究进展

纤维材料以其在中高频段良好的吸声效果而被广泛应用于减震降噪领域,特别在航天航空、建筑、汽车等领域受到了国内外学者们的高度关注。其优异的吸声性能得益于材料内部大量的微孔和缝隙,当声波进入材料时,纤维与空气之间的摩擦以及纤维自身的振动等作用将使声能转化为热能而耗散。传统的纤维材料虽然具有良好的吸声效果,但仍存在以下问题:(1)纤维材料对低频段声波的吸收效果并不理想,对低频噪音防护效果差;(2)具有较好吸声效果的纤维材料通常较厚且易变形,使用范围大大受限;(3)传统纤维材料的强力较低、化学稳定性较差且使用寿命较短,更新和维护成本高。随着新材料和新技术的不断开发和完善,对纤维材料的研究已不再局限于使用单一材料及传统的改变结构的方式,而是利用新材料和新技术,着力于开发出吸声性能优异、综合性能良好且厚度适宜的新型材料。目前,国内外学者对纤维吸声材料的研究主要集中于:(1)天然纤维复合材料及废弃纤维吸声材料的研究与开发;(2)将传统纤维材料与纳米纤维层复合以改善其在低频段的吸收效率;(3)纤维材料组织结构变化对吸声性能影响的研究及理论模型的建立。本文简要介绍了纤维类吸声材料的吸声机理、常见的吸声理论模型,重点阐述了纤维类吸声材料的国内外研究进展,归纳了常见材料的测试方法及影响材料吸声性能的相关因素,最后讨论和分析了纤维吸声材料的性能优化及结构设计。     

沙柳纤维材料吸声降噪性能研究

将沙柳加工粉碎后与白乳胶和水混合,通过MN压力成型机制备沙柳纤维板吸声材料。采用驻波管传递函数法,研究纤维含水率、纤维细度、板材密度和厚度与沙柳纤维板吸声降噪性能的关系。结果表明,含水率降低,沙柳纤维越细,材料密度增大,材料的吸声系数与降噪系数增大,吸声降噪效果变好;随着厚度增加,吸声系数与降噪系数在低频段增大,在中频段差距减小。沙柳纤维板的平均吸声系数最佳可达到0.54。     

梯度弹性多孔材料吸声性能分析与优化设计

梯度孔隙率结构对多孔材料吸声性能有着很大的影响,可以拓宽多孔材料的吸声频带。以具有梯度孔隙率的弹性多孔材料为研究对象,基于Biot理论及传递矩阵法研究了常见梯度结构以及梯度差对吸声系数的影响,并利用多岛遗传算法(MIGA)寻求梯度结构的最优厚度分布。研究表明:通过对孔隙率和层厚的合理设计,可以提高期望频段的吸声性能,其中,孔隙率由高到低再到高的梯度结构可以明显提高宽频吸声系数,这对弹性多孔材料的设计及其在声学包上的应用具有重要的指导意义。     

填料及空腔对聚氨酯弹性体夹芯复合结构水声性能的影响

为提高薄板均质吸声材料低频段的吸声性能,文中采用甲苯-2,4-二异氰酸酯(2,4-TDI)、聚醚二醇(PPG)和3,3′-二氯-4,4′-二氨基二苯基甲烷(MOCA)等原料合成了25mm厚聚氨酯弹性体,对其进行填料改性和开空腔设计,并考虑到实用性,制备了聚氨酯弹性体夹芯复合结构的声学试件,在脉冲声管中测试了其反射系数和吸声系数,结果表明,云母填料改性和开空腔可以改善聚氨酯弹性体的低频吸声性能,其吸声性能还受到填料尺寸、空腔形状和空腔个数等参数的影响,因此合理地设计实验工艺参数,可以得到水下声学性能更佳的聚氨酯弹性体夹芯材料,为进一步研究水下吸声材料和吸声结构提供了理论参考。     

穿孔膜与扬声器组合结构吸声性能研究

针对穿孔膜结构低频吸声能力不足问题提出穿孔膜-扬声器复合吸声结构。将扬声器放置于穿孔膜结构后端组成复合吸声结构，可改善结构的低频吸声性能。利用传递矩阵方法建立复合结构吸声理论模型，通过数值计算软件对其吸声性能进行数值计算，并通过阻抗管实验对复合吸声结构的声学性能进行验证，结果显示复合吸声结构的理论和实验变化规律基本一致。扬声器在低频段引入一个吸声峰，调节扬声器的背腔深度可以扩大复合结构的吸声带宽，调节穿孔膜的背腔深度可以使吸声峰值向低频方向移动。合理地设计扬声器和穿孔膜的背腔深度，可以实现结构的高效低频吸声。     

双层结构敷设声学覆盖层的吸声特性研究

利用改进的传递矩阵模型研究了双层钢结构敷设声学覆盖层的吸声特性。在分层介质传递矩阵模型的基础上,引入界面面积因素,使模型可以定性计算具有内部空腔的覆盖层吸声性能。计算结果表明:对于中间有水层的双层钢结构,仅在外层钢板敷设覆盖层,水层引起的共振将显著降低其低频吸声性能。若同时在内层钢板敷设覆盖层,则可显著提高其低频吸声性能。外层覆盖层对第一阶吸声峰值内下的频段和高频段吸声影响显著,而对第一阶吸声谷值频率附近的吸声性能影响很小。内层覆盖层则能显著提高第一阶吸声谷值频率附近的吸声系数。