学术前沿 | 在穿孔调制声学黑洞结构中增强波阻尼和声吸收性能

在本研究中，探讨了一种穿孔调制的声学黑洞（PMSBH）减速结构，该结构为声学黑洞（SBH）设计引入了可调性。通过调整穿孔参数，可以平衡PMSBH中两个关键的物理现象——慢波效应和能量耗散，从而最终提高整体的声吸收性能。本文分别针对具有连续和离散阻抗变化的PMSBH结构，开发了两组WKB解，用于预测声波在其中的传播。通过解析方法和数值方法，研究了这些WKB解的适用范围，并通过与Mironov理想模型和有限元法（FEM）结果的比较验证了WKB解的有效性。

进一步通过建立的WKB解和有限元法结果，研究了穿孔比率和孔径对慢波效应的影响，并在后续章节中进行了实验验证。结果表明，穿孔比率对慢波现象的影响远大于孔径大小。适当的穿孔比率可以可靠地确保显著的慢波效应，即使在减少环数的情况下也能实现。此外，还探讨了这两个参数对声吸收性能的影响。两个参数都会影响声吸收性能。根据环数的不同，穿孔比率和孔径的最佳范围超出了在没有慢波效应时微穿孔（MPP）领域广泛采用的典型范围。穿孔比率确保了有效的慢波效应，而孔径大小则增强了能量耗散，二者结合起来能实现优异的声吸收效果。

总之，通过调节PMSBH中的穿孔参数进行结构调制，为现有的声学黑洞设计提供了新的视角，并为设计一种具有较少环数、简化结构配置的PMSBH提供了指导，这种设计能够同时实现有效的慢波效应和卓越的声吸收性能。