专栏名称: VAOne声学仿真小本领

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每日新文 | 增强射孔调制声波黑洞结构中的波延迟和吸声性能

VAOne声学仿真小本领 · 公众号 · · 2024-11-26 10:00

正文

文章简介

这篇文章主要研究了如何通过穿孔调节边界来增强声学黑洞（SBH）结构的声波减速和吸收性能。

研究背景：声学黑洞（ABH和SBH）是声学领域中用于操纵和吸收声波的重要结构。ABH通过结构厚度的逐渐减小来捕获和吸收弯曲波，而SBH则通过逐渐减小的横截面积来实现声波的捕获和吸收。
研究目的：提出一种新型的SBH结构，即穿孔调制声学黑洞（PMSBH），通过引入穿孔边界来增强SBH的性能。探索穿孔边界对SBH结构中慢波效应和声波吸收的影响。
理论分析：开发了Wentzel-Kramers-Brillouin（WKB）解来预测PMSBH结构中的声波传播，考虑了连续和离散的阻抗变化。
WKB解的验证和适用性：通过与数值模拟的比较验证了WKB解的准确性。确定了WKB解的适用范围，研究了不同参数对WKB解准确性的影响。
PMSBH的调制机制：研究了PMSBH的调制机制，并提出了设计指南，以最大化结构的波阻效应和声波吸收。探讨了各种参数对慢波效应和声波吸收的影响，并讨论了简化结构设计的可能性。
实验验证：通过两个实验验证了理论分析和数值结果，考察了穿孔比率和孔径对声波传播和吸收的影响。

摘个要先：

在减速管中可以利用声波黑洞(SBH)效应进行声波操纵和吸收。这种现象依赖于两个基本物理机制:波速减缓和能量耗散。在这项研究中，作者证明了可以通过调整穿孔调制 SBH （PMSBH）中的射孔参数来精心平衡这两个物理过程。为了阐明慢波产生的机制和穿孔参数的影响，建立了基于线性声波方程的 Wentzel-Kramers-Brillouin （WKB）解的解析模型。除了瞬态有限元仿真外，该研究还揭示了主要物理参数在调节声速和吸声方面的作用。PMSBH 的穿孔率被确定为影响慢音效果的主导因素，对于具有密集分段内环的 PMSBH，最佳范围在 10 % 以上。由于包含多孔边界，即使在减少的环数下，只要在减少的变化范围内正确选择多孔比，仍然可以保持突出的慢波效果。在这两种情况下，在没有慢波效应的情况下，确定的射孔比率大大超过了微射孔社区广泛采用的常规范围。最重要的是，调整孔尺寸可以进一步增强空气摩擦力，从而获得更好的声音吸收效果。理论和数值结果经过实验验证，并证明了 PMSBH 的性能。在提出可调谐设计概念的同时，该研究为实现采用慢波原理和穿孔诱导吸声的有效吸声器提供了物理见解和指导。

提出的PMSBH模型的总体结构。

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