每日新文 | 用于声学和热声应用中的粘性和热能控制的三维蜂窝结构

这篇文章为用于声学和热声应用中粘性和热能控制的三维蜂窝结构。文章的主要内容如下：

1. 研究目的 ：旨在识别、表征并实现一种能够独立调节粘性和热行为的微观几何结构。这种独立控制能力将有助于在结构内调节能量转换过程，无论是耗散性的（例如声音吸收）还是生成性的（例如热声增益）。

2. 研究方法 ：使用多尺度渐近方法来分别描述控制声波通过多孔材料传播的粘性和热响应函数。这种方法允许研究者独立地分析和设计这些响应函数，以满足特定的应用需求。

3. 蜂窝结构 ：文章提出了一种基于Kelvin单元的蜂窝固体几何结构，这种结构通过实体边缘或面组装而成，紧密堆积以填充空间。这种结构在相互连接的细胞（孔隙）内，粘性损失由面（喉部截面）的孔径大小控制，而热交换与流体和固体之间的界面密切相关，因此与细胞的尺寸有关。

4. 增材制造 ：设计了一种可以通过增材制造实现的蜂窝结构，这为复杂几何形状的制造提供了可能。

5. 模型验证 ：通过数值模拟提供了结构-属性关系，并通过对制造样品的实验比较来验证模型。

多尺度渐近方法为控制声波在多孔材料中传播的粘性和热响应函数提供了独立的描述。然而，对于简单的多孔结构，如缝隙或管道，这些响应函数是内在相互依赖的——它们的确定直接受到几何结构微观特征的影响。该研究旨在识别、表征并实现一种微观几何结构，提供独立修改粘性和热行为的能力。对这些现象的相对自主控制将使得在结构内调节能量转换过程成为可能，这些过程可以是耗散性的（例如，声音吸收）或生成性的（例如，热声增益）。在各种微观几何结构中，由具有实体边缘或面的细胞单元组装而成，紧密堆积以填充空间的蜂窝固体，成为实现这一目标的有希望的候选者。在相互连接的细胞（孔隙）内，粘性损失由面（喉部截面）的孔径大小控制。另一方面，热交换与流体和固体之间的界面密切相关，因此与细胞的尺寸有关。识别的微观结构是一种典型的基于Kelvin单元的几何结构，经过修改以适应制造限制，并以具有良好定义的开口比和厚度的面为特征。这项工作提出了一个经过实验验证的模型，用于预测此类蜂窝固体的传输参数。它为设计具有独立调整热和粘性效应属性的微观结构提供了宝贵的工具，以满足特定应用需求。