双层微穿孔板吸声结构设计中的共振和反共振频率计算

双层微穿孔板吸声结构设计中的共振和反共振频率计算张宗茂，顾熙棠（宁波大学机械工程系）一、引言对微穿孔板吸声结构的吸声机理已有较系统的研究’‘Ｉ“””。单层做穿孔板吸声结构的共振频率可用穿孔板共振吸声结构的共振频率计算公式求得，但双层微穿孔板吸声结构的...     

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。     

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。     

复合微穿孔板吸声结构声学性能预测

本文旨在将微穿孔板吸音结构与多孔材料复合，得到中低频吸音性能较好的复合层声学结构。以微穿孔板多边形穿孔截面、穿孔率、空腔厚度和多孔材料类型为变量，设计复合层声学结构，给出复合层声学结构吸声系数的理论计算方法和声学有限元仿真预测模型。利用3D打印技术制备精度较高的微穿孔板实验样本，利用阻抗管法对复合层声学结构的吸声系数进行实验室测量。对比预测结果和实验数据，发现两者具备很好的一致性。研究表明：复合层声学结构具有很好的中低频吸声系数，通过调整微穿孔板穿孔截面形状和穿孔率可以对中低频段（50-1600Hz）噪音进行有效控制。     

微穿孔板声学结构及其应用

本文论述了微穿孔板声学结构的机理特点及其在吸声、消声等领域的应用，提供了微穿孔板和微穿孔板消声器的产品性能、规格以及制造工艺技术，可供噪声控制和建筑声学专业人员参考。     

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。     

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。     

达到国内领先水平的ZWS系列和ZWL系列弯头消声器通过技术鉴定

１９９６年１月１８日由上海市二轻局主持，对上海申华声学装备有限公司（原上海红旗机饰厂）和同济大学声学研究所共同研制成功的透明微穿孔吸声屏障通过了技术鉴定。该成果达到了９０年代国际先进水平。上海市工业党委书记、市经委领导、市环保局局长、市内环线高架总指挥以及有关专家教授５０余人参加了会议。应用微穿孔板吸声理论和声绕射理论，通过计算机优化设计、缩尺模型声学实验以及试验论证，试制了两种新型声屏障，它们具有防雨水、防积尘、防反光、吸声效率高、加工简便、性能稳定、景观效果佳等特点。适用于室外交通噪声污染治…     

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。     

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。     

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。     

L型分割背腔的微穿孔板吸声结构的吸声性能研究

为了提高单层微穿孔板吸声结构的低频吸声性能,设计了一种L型分割背腔的微穿孔板吸声结构。基于微穿孔板吸声理论和声电等效电路原理,建立了两腔分割的L型分割背腔的微穿孔板吸声结构的声电等效电路模型。数值和实验结果表明:L型分割背腔的微穿孔板吸声结构能很好的改善单层微穿孔板结构低频吸声性能,并且明显拓宽了单层微穿孔板结构的吸声带宽。将此结构推广到N腔分割,实验结果和数值结果拟合的较好。     

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。     

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。     

顶部带吸声柱体的微穿孔声屏障的应用研究

本文应用微穿孔理论,提出了以微穿孔板共振吸声结构为基础的带顶部吸声柱体的新型吸声隔声屏障,对其声学性能进行了细致的研究,并将这种新型声屏障应用于城市高架道路工程中,现场测量表明,其降噪效果在７ｄＢ（Ａ）以上。     

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—二次余数扩散体复合结构的吸声特性仿真分析#br#

我国铁路建设规模逐渐扩大,列车运行速度不断加快,在运行过程中由于轨道不平顺、列车交汇等产生一系列噪声,而微穿孔板—二次余数扩散体复合结构可以用于解决轨道交通系统的噪声问题。首先通过Comsol 有限元仿真对微穿孔板与7 阶二次余数扩散体的复合结构进行吸声特性探究,结合已有的实验结果验证仿真方法的准确性。后续研究二次余数扩散体子背腔排列顺序对复合结构吸声特性的影响,发现只有保持二次余数扩散体腔体的对称性,才能使复合结构的吸声效果较好;探究二次余数扩散体子背腔折叠对复合结构吸声特性的影响,发现二次余数扩散体子背腔折叠对第一个吸声峰毫无影响,只对高阶谐振峰产生影响,背腔折叠的长度越大,第二个吸声峰发生频率越往高频移动;最后分析微穿孔板孔隙率、孔径及板厚对复合结构吸声特性的影响,结果表明微穿孔板的孔隙率及板厚主要影响吸声频率,随着孔隙率（板厚）变大,吸声结构的共振频率稍向高（低）频方向移动,而孔径主要对吸声性能起作用,孔径越小吸声峰越高。有关结论可为低频吸声结构设计提供参考。     

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。     

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。     

前向型叶片高压离心风机噪声控制的治理研究

微穿孔板吸声结构及其吸声系数高,吸收频带宽,无需填充特等优点,广泛应用于噪声控制的各个领域。本文采用微穿孔板吸声结构,并应用于南通风机厂生产的9.26No6.3高压离心风机,运用优化设计的方法设计了双层微穿孔板蜗舌共振器,并用计算法与经验法相结合设计了风机双层微穿孔板进出口消声器,分别取得降噪3.5dB(A)与17dB(A)的效果。