每日新文 | 基于分层卷曲通道结构的超薄低频宽带吸收体

VAOne声学仿真小本领 · 公众号 · · 2024-12-18 10:00

正文

文章简介

这篇文章提出了一种新型的层状盘旋通道结构（Layered Coiled Channel Structure, LCCS），这是一种具有深亚波长特性的复合结构，旨在提高和扩展超材料在低频和中频范围内吸收声波的性能。

层状盘旋通道结构（LCCS） ：该结构通过连接每层的亥姆霍兹共振器通道，纵向延伸声波传播路径，实现耦合腔的多步共振，从而取消声能，减少声波的反射和散射，增强吸收性能。
宽带高效率吸声 ：在仅25毫米厚度的条件下，LCCS在370-1400赫兹的范围内实现了大宽带连续高效率的声吸收，平均吸声峰值高于0.7。
轻质低频宽带吸声器的设计方法 ：该结构为设计轻质、低频宽带声吸收器提供了一种方法。
理论模拟与有限元模拟 ：文章发展了一个模型来模拟理论声吸收和超材料的有限元模拟，以揭示其吸收声波的潜在机制。
结构参数影响研究 ：使用单变量方法研究了改变结构参数对声吸收效果的影响，显示出在目标频率范围内良好的可调性。
3D打印与实验验证 ：通过3D打印组装结构，并通过阻抗管方法测试验证了模拟结果的准确性。
实际应用 ：这项研究为创造轻质、低频宽带声吸收超材料提供了一种实用的方法，适用于飞机航空、高速列车、汽车车厢等噪声降低应用。

摘个要先：

为了提高和拓宽超材料在中低频范围内吸收声波的性能，该文提出了一种具有深亚波长的分层卷曲通道复合结构（LCCS），该结构通过连接每层中的亥姆霍兹谐振器通道纵向扩展了声波传播路径，实现了耦合腔的多级谐振。这导致声能的抵消，减少声反射和散射，并增强吸收性能。发展了模拟超材料理论吸声和有限元模拟的模型，以揭示其吸收声音的潜在机制。采用单变量方法研究改变结构参数对吸声效果的影响，在目标频率范围内表现出良好的可调性，得到四个具有不同吸频峰的基波单元 LCCS，并通过并联设计了具有低频宽带吸声性能的多单元耦合结构，实现了范围内大宽带连续高效的吸声370–1400 Hz，使用高于 0.7 的平均峰值吸声值。该结构是通过 3D 打印组装在一起的，阻抗管法测试验证了仿真结果的精度。该研究为创建轻质、低频宽带吸声超材料提供了一种实用方法。