多孔吸声材料静流阻率的非线性估计

为得到多孔吸声材料的声学特征参数,提出采用非线性估计方法进行提取,并进行了相应的对比实验,通过对高孔隙率多孔金属纤维样本的声学测试,采用样本吸声系数的实测结果作为响应函数,估计的静流阻率参数与该参数的直接测试结果对比基本吻合,验证了所提方法的有效性.     

金属纤维材料的吸声特性

本文用驻波管法测试了多种规格的碳钢、黄铜、铝纤维等吸声材料的垂直入射吸声系数,频率范围为100～4000Hz;分析讨论了材料的流阻率、厚度、容量、孔隙率、纤维直径及背后空气层对其吸声性能的影响;并对模压金属纤维材料的结构因子作了探讨。     

卧铺动车组床垫材料吸声特性测试及仿真优化

基于传递函数法,利用阻抗管测试卧铺动车组床垫材料的吸声特性.接着,基于声学有限元法,用Delany-Bazley-Miki经验模型模拟多孔吸声材料声学属性,建立阻抗管吸声特性计算模型,并由试验结果进行校核.基于该模型,计算分析厚度、孔隙率和流阻率对卧铺动车组床垫材料吸声特性的影响.结果表明:增加厚度会使得平均吸声系数和降噪系数增大,但当厚度超过70mm后,吸声特性变化趋于稳定,频域吸声系数主要在50~500 Hz的中低频显著提高;增大孔隙率会使材料平均吸声系数和降噪系数增大,但增大幅度不大,同时可使100~800 Hz的中低频吸声系数有小幅提高;增大流阻率使得平均吸声系数和降噪系数呈先增大后减小的趋势,峰值均出现在流阻率为0.5×105Pa·s/m~2左右.优化后的材料相比于原试样,提高了100~500 Hz的吸声性能,且平均吸声系数提高了12.85%,降噪系数提高了16.69%.     

卧铺动车组床垫材料吸声特性测试及仿真优化

基于传递函数法,利用阻抗管测试卧铺动车组床垫材料的吸声特性.基于声学有限元法,用Delany-BazleyMiki经验模型模拟多孔吸声材料声学属性,建立阻抗管吸声特性计算模型,并由试验结果进行校核.基于该模型,计算分析厚度、孔隙率和流阻率对卧铺动车组床垫材料吸声特性的影响.结果表明:增加厚度会使得平均吸声系数和降噪系数增大,但当厚度超过70mm后,吸声特性变化趋于稳定,频域吸声系数主要在50~500Hz的中低频显著提高;增大孔隙率会使材料平均吸声系数和降噪系数增大,但增大幅度不大,同时可使100~800 Hz的中低频吸声系数有小幅提高;增大流阻率使得平均吸声系数和降噪系数呈先增大后减小的趋势,峰值均出现在流阻率为0.5×105 Pa·s/m2左右.优化后的材料相比于原试样,提高了100~500 Hz的吸声性能,且平均吸声系数提高了12.85%,降噪系数提高了16.69%.     

吸声材料的物理参数对消声瓦吸声性能的影响

用数值模拟消声瓦吸声系数的频响曲线,研究材料物理参数和空腔结构对消声瓦吸声性能的影响.应用声波在分层媒质中传播理论模型和计算含空腔材料的等效物理参量方法,数值模拟物理参数(密度、复弹性模量)值不同的几种橡胶和掺入不同种类、不同孔隙率的微粒子的复合材料作为基材的均匀的和含空腔的消声瓦吸声系数的频响曲线.模拟结果表明材料的物理参数和空腔结构对消声瓦的吸声性能不但有显著影响,而且存在使消声瓦具有高吸声性能的材料物理参数最佳值,为了要获得较好吸声效果需要对材料物理参数进行优化.通过对吸声机理的分析给出了为提高消声瓦吸声性能进行参数优化的途径,并计划将用参数反演方法优化材料的物理参数.     

空腔尖劈吸声性能计算及其优化设计

研究含空腔尖劈吸声结构的吸声性能对声呐平台区减振降噪具有重要的工程应用价值,通过实验分别测试了尖劈不同温度下低频材料动力学参数及尖劈吸声系数.基于时温等效原理,由不同温度下测得的低频材料动力学参数值预测了某一温度下高频范围内的值.以变截面波导理论建立的吸声系数方程为依据,自编MATLAB计算程序,由预测得到的材料参数计算了尖劈的吸声系数,并与实验结果作了对比,表明计算值与测试值吻合较好.结合自编程序和MATLAB优化工具箱对尖劈吸声性能进行优化设计,分别对材料动力学参数和空腔结构进行优化,得到了材料动力学参数优化频响曲线和决定空腔变化趋势的参数的优化值.优化结果表明,尖劈吸声性能有了明显的提高.     

多孔陶瓷材料的吸声性能试验分析

多孔陶瓷材料是利用筛选过的工业废料陶瓷颗粒,压制或烧结后形成的新型吸声材料,与传统共振、多孔吸声材料相比,具有吸声性能好、耐腐蚀、耐高温、耐高压等特点,可广泛应用于航空发动机试车台及航天发射领域.结合某国防特种工程高温、高速吸声降噪的需要,研制了多孔陶瓷材料声砖,并对混响室声学性能进行测试,通过仿真对比,分析了多孔陶瓷吸声材料与微穿孔板材料间的吸声性能,为陶瓷吸声材料的实际应用提供了借鉴.     

多孔金属材料声学参数反求研究

鉴于多孔金属材料声学参数（尤其是曲折因子）测试较难实现,而传统的阻抗管材料声学性能（如声压反射系数、表面声阻抗率等）测试较易进行的事实,以Johnson-Champoux-Allard模型为理论计算模型,采用模拟退火罚函数混合遗传算法（HGA）及序列2次规划方法（SQP）对一种烧结型金属纤维多孔材料的声学参数进行了全局优化反求。研究表明,在材料声学参数优化反求中,采用HGA方法能够获得鲁棒性较高的全局最优解;此外,合理设计优化变量后,采用SQP方法也能获得高精度的全局优化结果。最后,对优化反求结果的有效性进行了验证性计算及讨论。     

一种新型多孔玻璃的制备及吸声性能研究

采用盐模烧结工艺制备多孔玻璃材料,研究了孔隙率、孔径大小、厚度和后空腔深度等因素对吸声性能的影响。结果表明,提高孔隙率和增加厚度都有利于提高材料的吸声性能;孔径不易过大和过小,存在最佳值;后空腔深度对薄板的影响显著,而对厚板的影响较小。制备了孔径为0.18 mm,孔隙率为77.8%,厚度为30 mm的多孔玻璃,测试时无后空腔深度,材料的平均吸声系数为0.8,吸声系数大于0.5的起始频率为488 Hz,吸声系数曲线为平坦的高吸声曲线,这种多孔玻璃具有卓越的吸声性能。     

含椭圆柱型空腔的声学覆盖层的吸声特性研究

为进一步探索空腔谐振的吸声机理,研究了以钢板和空气为背衬的含椭圆柱型空腔的声学覆盖层的吸声特性.运用有限单元法对单空腔结构的覆盖层和混合型空腔的覆盖层的吸声性能进行了计算.结果表明,在相同穿孔率的情况下,含椭圆柱型空腔的覆盖层相对含圆柱型空腔的覆盖层具有更低的谐振频率,且扁率越大,谐振频率越低.含椭圆柱型空腔的覆盖层更具有一般性和优化空间,这符合覆盖层消声频率向宽频方向发展的要求.     

Dynamic flow resistivity based model for sound absorption of multi-layer sintered fibrous metals

The sound absorbing performance of the sintered fibrous metallic materials is investigated by employing a dynamic flow resistivity based model, in which the porous material is modeled as randomly distributed parallel fibers specified by two basic physical parameters: fiber diameter and porosity. A self-consistent Brinkman approach is applied to the calculation of the dynamic resistivity of flow perpendicular to the cylindrical fibers. Based on the solved flow resistivity, the sound absorption of single layer fibrous material can be obtained by adopting the available empirical equations. Moreover, the recursion formulas of surface impedance are applied to the calculation of the sound absorption coefficient of multi-layer fibrous materials. Experimental measurements are conducted to validate the proposed model, with good agreement achieved between model predictions and tested data. Numerical calculations with the proposed model are subsequently performed to quantify the influences of fiber diameter, porosity and backed air gap on sound absorption of uniform (single-layer) fibrous materials. Results show that the sound absorption increases with porosity at higher frequencies but decreases with porosity at lower frequencies. The sound absorption also decreases with fiber diameter at higher frequencies but increases at lower frequencies. The sound absorption resonance is shifted to lower frequencies with air gap. For multi-layer fibrous materials, gradient distributions of both fiber diameter and porosity are introduced and their effects on sound absorption are assessed. It is found that increasing the porosity and fiber diameter variation improves sound absorption in the low frequency range. The model provides the possibility to tailor the sound absorption capability of the sintered fibrous materials by optimizing the gradient distributions of key physical parameters.     

Sound absorption coefficient optimization of gradient sintered metal fiber felts

An optimization method for sound absorption of gradient (multi-layered) sintered metal fiber felts is presented. The theoretical model based on dynamic flow resistivity is selected to calculate the sound absorption coefficient of the sintered metal fiber felts since it only requires three key morphological parameters: fiber diameter, porosity and layer thickness. The model predictions agree well with experimental measurements. Objective functions and constraint conditions are then set up to optimize separately the distribution of porosity, fiber diameter, and simultaneous porosity and fiber diameter in the metal fiber. The optimization problem for either a sole frequency or a pre-specified frequency range is solved using a genetic algorithm method. Acoustic performance comparison between optimized and non-optimized metal fibers is presented to confirm the effectiveness of the optimization method. Gradient sintered metal fiber felts hold great potential for noise control applications particularly when stringent restriction is placed on the total volume and/or weight of sound absorbing material allowed to use.     

Calculation of resonant sound absorption parameters for performance evaluation of metal rubber material

The first resonant (anti-resonant) frequency and sound absorption coefficient of metal rubber (MR) material are theoretically studied with hard backed samples and with air layer. The equations of the first resonant and anti-resonant frequencies of MR are deduced from the undamped propagation characteristics of porous material. The first resonant and anti-resonance sound absorption coefficients are induced according to the theoretical formula for the acoustic characteristic parameters of MR, and the former is modified while the energy consumption at resonance is taken into consideration. The good agreement between the calculation results of these resonant sound absorption parameters and the experimental results verifies the effectiveness of this calculation method for the performance evaluation of MR as a sound absorption material.     

PVO／PNBR橡塑合金对中低频噪音吸音性能的影响

为了制备对中低频噪音具有良好吸音性能的材料,以聚氯乙烯（PVC）,粉末丁腈橡胶（PNBR）和邻苯二甲酸二正辛酯（DOP）为主要原材料．利用常压浇注法制备了不同质量比的PVC／PNBR橡塑合金。利用DMA测试材料的动态力学阻尼性能,并对材料可能具备的分子结构进行了预测分析;分析了材料的力学性能和对中低频噪音的吸音系数。结果表明：当PVC、PNBR与DOP质量比为70：30：130时,材料具有较大的阻尼性和较好的力学性能的同时,在250、1000、2000Hz下有较好的吸声性能;PVC／PNBR橡塑合全的阻尼性能与吸声性能之间存在着较强的依存关系,改善材料的阻尼性能是提高材料对中低频噪音吸音性能的途径之一。     

梯度聚氨酯吸声性能的优化

梯度聚氨酯能够吸收宽带声波，通过大量反复试验测量来优化设计梯度聚氨酯各层材料厚度既费时又费力。因此主要从理论上优化梯度聚氨酯各层材料厚度，使其具有最佳吸声性能。制备了梯度聚氨酯，并在声管中测试其水声吸声系数。用传递矩阵法计算其吸声系数，结果表明计算结果与试验结果一致，由此证明应用传递矩阵法计算梯度聚氨酯吸声系数是合理的。然后根据此数学模型，应用Matlab编辑遗传算法程序优化梯度聚氨酯各层材料厚度。     

DOP与OPE的含量对BaSO4填充聚氯乙烯基隔音复合材料性能的影响

将邻苯二甲酸二辛酯（DOP）与氯化聚乙烯（CPE）按照不同的质量份数加入到BaSO4填充聚氯乙烯基（PVC）隔音复合材料中,探讨DOP与CPE的含量对BaSO4填充聚氯乙烯基隔音复合材料隔声性能的影响,利用BSWAVS302USB双通道声学分析仪,万能材料试验机,动态热机械分析仪测试了材料的隔声性能,力学性能,阻尼性能。结果显示：当PVC相对质量为100份,DOP为50份,CPE为20份时对低频具有较好的隔声性能,当DOP相对质量为80份,CPE为20份时对中频具有较好的隔声性能,对高频影响较小。     

自适应有源声吸收中误差传声器的优化

针对一个基于最小均方算法的自适应有源消声控制系统，讨论了自由场空间有源声吸收中误差传声器位置的优化问题，分析了误差传声器位置对消声效果的影响，从理论上给出了一般的优化方法，并发现其误差传声器的最优位置并不是唯一的，同时系统初值的选择是实现最佳效果必须考虑的问题。     

纳米材料在吸声材料上的应用研究

传统的多孔吸声材料在中高频段有着良好的吸声性能,但在低频段的吸声效果却不佳。介绍了多孔吸声材料的吸声机理,吸声材料的的种类及发展趋势,重点介绍了纳米材料与多孔吸声材料复合后对其吸声性能的影响,特别是对低频段吸声性能的提高,并对吸声材料的发展趋势做了展望。     

水中夹层复合材料表面声反射的研究

为了降低水下航行器和物体表面的声反射和声辐射强度,可以采用玻璃钢夹层结构代替单层玻璃钢结构利用传递矩阵法得到了多层介质声波反射透射的计算公式,通过对一个实验样本的计算和实验测试结果比较,表明此种计算方法可行.在此基础上,仿真模拟计算了层厚度、夹芯的密度、声速、厚度等参数改变时,玻璃钢夹层结构的声压反射系数,分析比较了玻璃钢夹层替代单层玻璃钢表面的声反射特性.研究表明:在频率小于15kHz范围内,玻璃钢夹层可以使声波的反射控制在很小的范围,配合吸声涂层的使用,可以在更大的频率范围内达到很好的声隐身效果.