基于多孔材料的圆柱空腔声学覆盖层优化设计

张博涵; 荣吉利; 程修妍

doi:10.13374/j.issn2095-9389.2024.06.07.002

工程科学学报 ›› 2025, Vol. 47 ›› Issue (3) : 468 -479. DOI: 10.13374/j.issn2095-9389.2024.06.07.002

基于多孔材料的圆柱空腔声学覆盖层优化设计

张博涵, 荣吉利, 程修妍

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摘要

在发射及飞行过程中外部环境产生的声学和振动激励易对运载火箭内部有效载荷产生威胁，多孔材料作为一种轻质吸声材料被广泛运用于运载火箭整流罩的降噪减振相关研究中.本文基于多孔材料物理模型和多流体阻抗传递理论，结合声学阻抗管实验以及声学有限元，利用粒子群优化算法开展了多孔材料参数拟合以及声学性能优化研究.利用三聚氰胺、聚酯纤维和玻璃棉三种多孔材料设计了一种多层多孔材料声学覆盖层，对其厚度分配以及排布方式等因素进行了优化设计，并设置了对照组，通过阻抗管实验验证了优化后的声学覆盖层的吸声系数得到了显著提升；基于整流罩圆柱段圆柱空腔实验平台验证了多层多孔材料声学覆盖层的降噪减振性能，通过声学有限元对多孔材料在圆柱空腔内的敷设位置以及敷设率对降噪减振的影响开展了仿真分析，并为敷设位置以及敷设率的选取给出了工程建议，能对多孔材料的实际应用提供设计指导.