学术前沿 | 非线性鲁棒性盘绕空间结构超宽带吸声性能优化设计

COMSOL 多物理场仿真技术 · 公众号 · · 2024-08-28 21:39

正文

本文以高声压微孔板模型为基础，提出了一种基于卷绕空间结构的多单元联轴器非线性吸声模型。研究了双单元耦合结构（TUCS）的吸声性能和相对阻抗。结果表明，在低声压下良好的TUCS吸声性能由于阻抗不匹配而随着入射声压的增加而显着下降。进一步研究了孔径尺寸、板厚、穿孔率、等效长度等参数对单元结构吸声性能的影响。通过采用粒子群优化算法，我们使用所提出的模型优化了八单元耦合结构（EUCS）的参数。优化结果揭示了结构的非线性鲁棒吸声特性，这意味着当入射声压级和频率分别在125-155 dB和400-3000 Hz范围内时，EUCS能够保持稳定、良好的吸声性能。EUCS 在 300-1900 Hz 范围内吸声性能的实验评估证实了所提出模型的准确性以及结构优化吸声能力的有效性。因此，所提出的模型和吸声结构展示了在飞机发动机声学衬里设计中的潜在应用。

本研究基于螺旋式空间结构，建立了一个在高声压环境下的多单元耦合模型。研究了TUCS在不同入射声压水平下的吸声性能和相对声阻抗。结果表明，随着入射声压级的增加，TUCS的吸声性能显著降低，这与阻抗不匹配有关。为了解决在不同入射声压水平下存在的较窄的吸声带宽和不稳定的吸声性能的问题，我们采用了PSO算法对8单元耦合结构的参数进行了优化。优化后的结构在400-3000Hz范围内实现了超过88 %的平均吸音性能，同时即使在125-155 dB的声压水平下也能保持有效的吸声性能，表现出良好的吸声性能。最后，我们使用高声压阻抗管测试系统测试了样品的吸声性能。实验结果与所提出的模型结果具有良好的一致性，并验证了优化后的结构参数的有效性