每日新文 | 超材料曲面微穿孔板的吸声性能

VAOne声学仿真小本领 · 公众号 · · 2024-10-29 10:00

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文章简介

篇文章主要研究了一种新型声学超材料——曲面微穿孔板（Metamaterial Curved Microperforated Panel, MCMPP）的吸声特性。

声学超材料的起源：研究起源于局部共振声子晶体，这些结构通过设计周期性结构和缺陷来人工调制弹性波的传播。
微穿孔板（MPP）：文章讨论了MPP的吸声原理，即微孔与空气腔共振，将声波转化为热能，有效降低噪声。
理论模型：建立了一个由弹性安装的MCMPP和封闭空气背腔形成的超材料吸声结构模型，并描述了局部共振器的安装方式。
模拟和实验验证：通过有限元方法（FEM）验证了理论模型，并使用全结构声学模拟模型来验证吸声计算。此外，还构建了测试平台，通过实验验证了理论方法的准确性。
参数分析：文章进行了详细的参数分析，研究了不同弹簧-质量参数和曲率半径对MCMPP吸声特性的影响。

文章通过在曲面微穿孔板上附加局部共振器来提高吸声性能，并通过对理论模型的模拟和实验验证来证实其效果。这种设计可能对噪声控制和声学设计领域有重要的应用价值。

摘个要先：

该文提出了一种利用谐振器增强曲面微穿孔板(CMPP)吸声能力的超材料，并全面给出了可靠的理论分析和实验验证。通过在曲面微穿孔板上安装局部谐振器，形成了一种超材料曲面微穿孔板(MCMPP)吸声器。基于谱几何方法(SGM)，将曲面微穿孔板的中平面位移展开为改进的Fourier级数，并通过瑞利-里兹方法推导出MCMPP的振动方程。采用有效介质法和声电类比法求解了MCMPP的吸声特性，建立了结构-声耦合仿真模型和阻抗管测试系统，验证了理论模型的准确性。结合模态分裂和声-振动耦合，进行了基本参数分析，结果表明，在1000 Hz内，局部共振吸声峰从1增加到5，在这些峰值下，吸收系数大于0.8，在周期性梯度阵列和多共振的安装选项下，实现了多个频带的有效吸收。该文为超材料弯曲微穿孔板的设计和应用提供了理论支持和实验方案。

a：平面波撞击MCMPP表面时的MCMPP-腔耦合系统吸声结构二维图；b：图1a等效电路图；c: MCMPP的几何和符号，每条边由三组线性弹簧和一组扭转弹簧约束。

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