本研究通过优化设计,提出了一种宽带吸声复合超表面。利用遗传算法构造了一种快速获得按需结构分量的优化方法。复合声学超表面(CAM)通过不同的设计方法考虑了在低频和高频范围内的性能。采用典型的谐振结构MRS,在500-1000Hz频段内实现高吸声能力。10mpps的平行结构促进了整个谐振结构的吸收带。CAM1在500-1000Hz范围内的平均SAC达到0.85,优于设计目标。此外,设计的基于ML的聚氨酯泡沫可以将能量最多的反射波转化为表面波,通过控制波的传播方向来消散大量的声能。仿真结果表明,ML的波的控制行为不仅可以在设计的频率上实现,而且可以在附近的频带上实现。
因此,保证了高频范围的吸收。优化算法的使用有助于找到相应的几何结构参数,并通过数值模拟和实验测量进行了验证。尽管所设计的结构受到mpps耦合效应的影响,且结构参数数量多且复杂,但优化设计方法能够快速获得满足目标声学性能的准确参数,且易于实现。
设计并3d打印了两个50 × 50 mm截面的CAM样品,样品具有良好的吸收和波控性能,在大多数频率范围内SAC都在0.8以上。与相同厚度的均匀多孔材料相比,在正入射和斜入射下,吸声性能都有显著提高。在2000hz的设计频率下,无论入射角的方位角是多少,凸轮都表现出近乎完美的吸声效果。本文提出的两种样品均为亚波长厚度。研究表明,当厚度减小到30 mm时,优化方法仍然可以实现宽带吸声。最后还研究了折叠腔尺寸对吸收频宽的影响。通过增加共振结构在整个met表面截面积中的比例,提出了一种30 mm厚的凸轮,在300-3000 Hz波段具有有效的吸声效果。因此,本工作提供了一种在有限空间内增强宽带吸声性能的方法,提高了相同厚度均匀多孔材料的设计效率和吸声能力。这项工作在飞机噪声控制的实际应用中具有良好的前景。
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