每日新文 | 基于多单元耦合的低频宽带吸声结构设计与优化

VAOne声学仿真小本领 · 公众号 · · 2024-12-19 10:00

正文

文章简介

这篇文章主要讨论了低频宽带声学吸收结构的设计和优化，特别是基于多单元元素耦合的声学超材料。以下是文章的主要内容概述：

引言：噪声对生态环境和社会的影响，特别是低频和中频噪声。声学超材料的发展，它们在低频噪声控制中的应用。低频噪声控制的挑战，以及声学超材料在多频率带控制低频噪声的潜力。
研究背景 ：学者们结合两种或更多声学超材料，研究低频宽带吸声结构。通过调整结构参数，实现特定频率带的声吸收性能。
样本制备 ：使用EOS M290工业级金属3D打印机制备声学样品，详细描述了打印参数。
声学性能测试 ：根据ASTM E1050-19标准，使用驻波管法测试样品的声吸收性能。
壁厚的影响 ：分析了不同壁厚对HRIET单元组合结构声吸收性能的影响。
优化设计方法 ：讨论了影响HRIET声学吸收性能的四个结构参数，并说明了如何通过调整这些参数来获得不同频率带的吸收系数曲线。
优化设计计算和实验结果验证 ：对声管和腔壁进行了折叠设计，并选择了19个HRIET细胞吸收峰频率点进行优化。
结论：旨在拓宽声吸收带并进行轻量化设计。通过有限元模拟研究了壁厚和排列对声吸收性能的影响。提出了一种多单元元素耦合优化设计方法。

摘个要先：

有效实现中低频宽带吸声是船舶工程领域亟待解决的难题。亥姆霍兹谐振腔布置有多个单元元件，形成声学夹层结构。低频声学性能和带宽进一步扩展。声学性能在更宽的频率范围内得到优化。首先，采用有限元模拟方法对吸声特性进行分析。讨论了壁厚和排列方式对吸声性能的影响。随后，提出了多单元耦合优化设计方法。引入波纹/折叠墙作为优化解决方案。实验结果验证了优化方法的准确性。相对误差仅为 2%。该结构的吸声系数在450-640 Hz频段内恒定大于0.9。最后，针对实际工程应用，提出了一种格栅芯角点加固的可扩展排吸声结构。研究结果为轻质、吸音、抗爆夹层结构的设计提供了理论依据。