专栏名称: COMSOL 多物理场仿真技术
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学术前沿 | 具有增强耦合特性的低频吸声超材料的设计与制造

COMSOL 多物理场仿真技术  · 公众号  ·  · 2024-08-05 21:01

正文

目前低频吸声超材料的设计存在预测精度不足,效率低。本文将阻抗理论与人工神经网络相结合,提出了一种单元阻抗校正(UIC)的优化方法。同时,提出了一种立体光刻制备的泪滴形孔突变蜂窝结构(MHSTA),通过合理布置孔的相对位置来提高低频耦合性能。为了验证UIC方法的预测能力,设计了50mm厚度的MHSTA典型结构,用于两个低频范围(220-500Hz和230-550Hz)。与仿真结果相比,UIC结果可达到最大相对误差为3.9%,最大绝对误差为0.033,保证了良好的准确预测。实验结果还表明,吸声系数与UIC结果高度一致。本研究为低频吸声超材料的精确设计提供了一种新的策略。

本文提出了一种将吸声超材料的UIC阻抗理论与神经网络集成的方法,以实现精确、快速的设计。同时,提出了一种可以提高低频耦合吸收性能的MHSTA来验证UIC的预测能力。其中,合理的孔径布置可以在低频处实现宽带和均匀的增强。由于厚度为50 mm,通过UIC预测,我们在223~504Hz的频率范围内实现了超过0.8的连续吸收系数。仿真和实验验证了相应的吸声性能。为低频宽带吸声超材料的快速精确设计提供了新的思路。







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