学术前沿 | 双侧单开口亥姆霍兹腔声超材料的低频隔声性能

本文设计了一种双侧单开口亥姆霍兹腔声学超材料，并对其进行了深入的研究。(1)采用有限元法研究了该超材料在20~1200Hz范围内的隔音性能，并计算了其反射系数和透射系数。在规定的频率范围内发现了几个隔声峰，产生了良好的隔声性能。第一个峰值的频率为36 Hz，表现出良好的隔音体积和整体隔音性能。

实验结果与仿真的理论结果一致，验证了理论计算的正确性。

(2)深入分析了各隔声峰对应的共振模式，探讨了隔声机理。采用等效模型法和传递矩阵法进行了计算，等效模型法的结果与有限元法的结果一致，证明了等效模型的正确性，进一步揭示了隔声机理。

(3)通过所建立的等效模型，研究了超材料的几个影响因素。增加板循环排列次数和内腔体积可以有效地降低第一共振频率，从而提高超材料的隔声性能。相反，较宽的开口和远离中心平面的开口会导致较大的第一共振频率，因此需要根据实际情况进行仔细的参数设置。