高阶微穿孔型超材料低频宽带吸声机理

摘要

针对现有低频噪声控制的迫切需要，提出了一种高阶微穿孔型超材料结构，解释了其低频宽带吸声机理，并设计了新型的高阶微穿孔型低频宽带吸声超材料，在300～3 000 Hz的频率范围内表现出连续优异的吸声特性。设计了单个单元的吸声结构，通过在传统的微穿孔超材料内部增加穿孔板的方式，激发高阶特性，对比发现，高阶微穿孔型超材料实现了对高阶峰值的灵活调整。使用理论公式和有限元仿真，建立单元结构的计算模型计算单元的吸声系数，对结构进行吸声机理分析，同时分析了典型结构参数对于吸声特性的影响规律；在此基础上，通过单元间的严格耦合，设计了一种9单元宽带吸声结构，并进行实验验证。实验结果表明，该材料总体厚度为106.1 mm,在300～3 000 Hz的频率范围内获得了连续优异的带宽，平均吸声系数达到90%以上。该结构具有亚波长厚度的低频宽带吸声特性，在汽车、飞机、轮船等噪声环境中，具有广阔的减震降噪的工程应用前景。

关键词

声学超材料 / 低频宽带吸声 / 微穿孔板 / 折叠背腔

基金资助

国家自然科学基金资助项目(52105120); 中国博士后科学基金资助项目(2021M692552); 中央高校基本科研业务经费资助项目(xhj032021003-02)