Phys. Rev. Appl. 复现 | 宽带声学通风屏障

COMSOL 多物理场仿真技术 · 公众号 · · 2024-06-07 21:23

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传统的隔音屏障同时也会阻碍气流。声学超表面的最新进展提供了一种利用类fano干扰的透气屏障解决方案。而类似fano的干扰机制意味着这种实现的器件在每个破坏性干扰频率周围的工作频率范围很窄。考虑到噪声通常覆盖较宽的频率范围，设计宽带声障仍然是一个挑战。本文从理论上设计了一种平面轮廓和亚波长厚度(约λ/8)的声通风屏障，在较宽范围内禁止声音。我们的设计是一个超表面，由一个中央的空心孔和两个周围的螺旋路径，不同的螺距。由于喇叭状的螺旋路径，系统的单极模和偶极模的响应强度在感兴趣的频率范围内几乎保持平衡，导致在900-1418 Hz范围内有效阻挡了90%以上的入射能量。通过实验验证了该设计，其结果与分析预测和仿真结果一致。底层的工作机制确保了超表面能够处理来自各个方向的宽带声音。我们的设计在空气渗透性和隔音应用方面具有潜力，例如在绿色建筑中同时进行自然通风和降低噪音

复现结果：

综上所述，本文从理论上设计了一种对气流透明但在较宽范围内对声音有抑制作用的平面剖面亚波长厚度声障。所提出的角状元单元在裁减其声学特性方面提供了极大的灵活性，导致在感兴趣的频率范围内由单极和偶极本征模的等强度响应贡献的混合状态。通过实验验证了该设计的有效性，其结构厚度仅为50 mm(约λ/8)，可有效阻挡900 ~ 1418 Hz范围内90%的入射能量。丰富的几何参数为我们的设计提供了可调的频率行为，而亚波长的性质确保它能够处理来自不同角度的声波。我们的设计提供了一种以如此紧凑和开放的方式屏蔽声波而不阻碍空气流动的解决方案，更重要的是，提出了一种实现宽带按需透流声阻抗工程的有效方法。

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