为了应对低频宽带吸声的研究挑战,本研究提出了一种超薄的弯曲迷宫超表面(BLM),能够实现准完美的宽带吸声。考虑到BLM单元内部的热损失和粘性损失,基于传递矩阵法建立了BLM单元吸声系数的理论模型。通过采用临界耦合原理和复频平面法(CFPM),设计了一个在562 Hz频率下表现出完美吸收的BLM单元。通过有限元法验证了所提模型的有效性,同时证明了BLM单元在低频下表现出完美的吸声性能。
为了充分利用BLM单元在xoy平面中的空间,并通过减少z方向的厚度来实现低频宽带噪声控制,研究了12个在完美吸声频率上合理分布的BLM单元。
这些单元以共面并行方式排列,形成了等高和变高的BLM面板。
在200–1000 Hz频率范围内,采用等高和变高BLM的声学封闭体的平均噪声降低分别提高了8.3 dB和8.2 dB,相比于没有BLM的刚性墙面环氧声学封闭体。
此外,在500到1000 Hz的1/3倍频程带中心频率下,变高和等高BLM的声学封闭体的平均噪声降低改善均超过了3 dB(A)。
本研究中研究的BLM单元具有许多优点,如亚波长特性、轻质、高度可调性和易于制造等。
这项研究为在紧凑空间中实现低频宽带噪声控制提供了理论参考和实践指导。
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