学术前沿 | 分层多孔声子材料：增强宽带吸声性能的协同方法

COMSOL 多物理场仿真技术 · 公众号 · · 2024-04-23 21:36

正文

请到「今天看啥」查看全文

为了增强Helmholtz型共振器和多孔材料的功能性，提出了一种用于增强级联多孔声子材料(HPAM)的新型设计，实现了连续和高效的宽带吸声性能。这种方法通过协同能量耗散机制和混合阻抗匹配行为，可以消除吸收谷并提高耦合强度。通过分析、数值模拟和实验，展示了精心制作的HPAM的出色吸声能力。具体来说，结果显示在整个测试频率范围内，平均吸收系数为0.77，其中73%的α点超过0.8，吸收性能优异。此外，通过修改多孔材料的分级配置和复合设计，可以进一步优化HPAM的吸声性能，以获得超宽带特性。通过集成分级缩放效应和能量捕获模式揭示了物理机制。数值模拟表明在频率分别为0.76、1.4和3.6kHz处出现了三个明显的吸收峰值，有效吸收谱超过3.4kHz。总体而言，该设计突出了分级结构和多孔材料在合成优越吸声性能方面的作用，充分阐述了结构与性能之间的关系，并为潜在的噪声控制应用提供了一条途径。

总之，提出了一种协同设计的声超材料概念，这种设计显著增强了吸声性能。创新的HPAM结合了分层结构和常规多孔材料，克服了在耦合不同类型的声材料时通常遇到的吸收谷所遇到的常见实践难题[40，55-57]。协同方法实现了远超单个材料性能的出色吸声性能。实验结果表明，所展示的设计的连续能量耗散和声阻抗性，具有级联和并联耦合的特点，确保了持续和有效的声音吸收。在整个测试频率范围内，平均吸收系数为0.77，并且有73%的α点超过0.8，在整个测试频率范围内吸收超过80%。此外，通过修改不可升级的分层结构和多孔材料的复合设计，可以进一步开发HPAM的潜力，实现超宽带性能。这种增强归因于分层缩放效应和能量捕获模式。数值结果表明，EHPAM能够提供多个近乎完美的吸收峰，并展示出跨越3.4kHz的宽带半吸收。总体而言，所提出的协同设计赋予了超材料高效系数、超宽带声音吸收、高度可调性和易于制造性。这表明吸声超材料及其在噪声控制应用中的可行性具有巨大潜力。

有关论文的更多信息请点击左下角阅读原文

免责声明：本文中的部分资料来源于该期刊文章，转载目的在于传递信息及分享，并不意味赞同其观点或真实性，也不构成其他建议。本公众号仅提供交流平台，供广大读者学习，不为其版权负责。如涉及侵权、隐私等问题，请联系我们及时删除，同时也欢迎广大读者进行投稿交流。