专栏名称: COMSOL 多物理场仿真技术
致力于介绍COMSOL多物理场仿真技术,涉及声-结构、MEMS、数学等模块,教学sci文献案例,讲解仿真要点以及定期分享最新的声学超材料文献
目录
相关文章推荐
51好读  ›  专栏  ›  COMSOL 多物理场仿真技术

学术前沿 | 螺旋消音器的增强声学衰减:通过彩虹捕获进行宽带低频噪声控制

COMSOL 多物理场仿真技术  · 公众号  ·  · 2024-08-09 21:36

正文

请到「今天看啥」查看全文


在这项研究中,我们介绍了一种专为宽带低频声衰减而设计的消音器。它由四个并联谐振器组成,每个谐振器包含一个盘绕的多缝,采用彩虹捕获来实现有效的低频声衰减。弯曲的多个狭缝产生声学黑洞效应,显着有助于低频范围内的降噪。多缝配置末端的空腔进一步降低了低频噪声。彩虹捕获通过在声波群速度达到零的频率处诱发局部共振来实现特定频率的声衰减。线圈结构确保这种情况发生在与特定频率相对应的特定狭缝处,从而改善宽带声衰减;所提议的消音器在 728 Hz 以上的宽带宽上运行。包含多个消音器的阵列可以实现超过7dB的声音传输损失和超过0.5的最大吸收系数。这些结果证实,设计紧凑的消音器可以有效减轻整个宽带频谱的噪声,为高效的低频降噪系统奠定了基础。

在这项研究中,我们提出了一种元声阻器,利用RT现象有效地阻挡声波。基于简单亥姆霍兹共振器的传统声阻器无法实现宽带噪声衰减,因为STL峰值数量有限。此外,为了实现低频噪声衰减,需要较大的尺寸设计。然而,通过采用多缝和腔体配置,所提出的元声阻器在低频下实现了声波阻挡,并且通过多缝层内的多种模式实现了宽带声隔离。此外,声阻器的设计简单,可以通过增材制造技术制造,这有助于其实际应用。在使用4个麦克风的阻抗管(100毫米×100毫米)中进行了模拟和实验,该阻尼器的截止频率约为1800赫兹,并通过TMM计算进行了验证。

在声阻器中出现了三种不同的模式:平面波模式,对应于共振器的第一本征模式;由于ABH现象引起的多缝局域模式;以及为了实现上述性能,提出了三种谐振器设计(模型1,2和3),根据狭缝长度进行分类。研究涵盖了STL、反射系数、多狭缝群速度和模式。将狭缝长度增加1.3倍后,随着频率的增加,群速度的下降更加明显,RT效应从1384赫兹开始出现。这导致低频下单狭缝局域模式的频繁出现,产生许多重叠的STL峰值和宽带声隔绝。在谐振器中应用卷绕结构将群速度为零的频率移至728赫兹。在这种情况下,由模型3组成的元件型消声器在200-1800赫兹频带内实现了平均实验STL约为6.73分贝的性能。

此外,还研究了三种消声器的吸声系数:最大吸声条件,在模型1中,在群速度接近零时,在约1800赫兹处发现了该结构,而在模型2中,在将狭缝长度增加1.3倍时,在1384赫兹处发现了该结构。当缠绕结构与增加的狭缝长度相匹配时,在728赫兹处出现了单一狭缝定位模式,并与RT效应相符,满足了最大声吸收的条件。模型3中金属吸声器在200-1800赫兹频带的平均实验吸声系数约为0.49。

进一步优化后,通过使用3和4号谐振器的双系列阵列设计了金属吸声器。STL峰值出现在与每个狭缝形成的单狭缝定位模式相对应的频率上,形成了一个宽阔的声隔离带,其峰值约为每个模型相同特征值隔离带峰值的两倍。实验中发现的平均STL为13.07 dB。此外,峰值吸声系数达到0.9,超过了单系列阵列的0.5限值。

本研究的结果展示了降低低频噪声的潜力。具体来说,该方法可用于设计适用于汽车、飞机和工厂的小型、高效消音器。


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。

投稿邮箱: [email protected]








请到「今天看啥」查看全文