水泥基复合结构吸声材料的制备及表征

为提高道路、隧道用材料的吸声性能,降低交通噪声,以普通硅酸盐水泥、膨胀珍珠岩为主要原料,制备出水泥基膨胀珍珠岩多孔材料,将其分别与金属穿孔板、活性炭纤维(ACF)非织造织物结合,利用组合位置、背后空腔深度、ACF非织造织物层数的变化组成不同复合结构的吸声材料,并对其吸声性能进行研究.结果表明:将金属穿孔板以及ACF非织造织物分别置于水泥基膨胀珍珠岩材料前方,增加ACF非织造织物层数,均可提高复合结构材料的吸声性能;而金属穿孔板/水泥基膨胀珍珠岩以及ACF/水泥基膨胀珍珠岩的背后空腔对复合结构材料的吸声性能均无明显影响.     

组合腔型吸声覆盖层的声学特性分析

采用波导有限元方法分析了组合腔型吸声覆盖层单元的轴向波传播和损耗特性,并结合传递矩阵建立了该结构覆盖层声学特性的分析模型.以组合型圆台空腔吸声覆盖层为例,分别从波型转换和轴向波传播特性的角度分析了不同大小的空腔嵌入改变吸声覆盖层声学特性的规律.结果表明,随着大腔嵌入比例的增加,吸声系数的峰值频率逐渐向低频偏移,改善了低频吸声性能.     

开级配沥青磨耗层降低路面噪声优化

为了评估开级配沥青磨耗层(OGFC)在降低路面噪声方面的性能,采用击实法制备了20种集料级配组成的OGFC混合料(OGFC-16、OGFC-13、OGFC-10和OGFC-5)马歇尔试件,利用驻波管按1/3倍频测得了不同试件的吸声频谱,并与密级配沥青混合料(AC-13)进行了对比.结果 表明:OGFC混合料的吸声频谱近似呈现出先升后降的变化规律,AC-13混合料的吸声频谱没有明显起伏变化,OGFC混合料的吸声系数要远大于AC-13;随着空隙率的增加,OGFC混合料的平均和峰值吸声系数逐渐增大,峰值频率向高频方向移动,并得到了吸声系数和降噪值随空隙率变化的数学表达式;对于空隙率相近的OGFC混合料,平均吸声系数几乎不受级配组成的影响,峰值频率随着公称最大粒径的增加向高频方向移动;随着试件厚度的减小,同一OGFC混合料试件的峰值吸声系数略有增加,峰值吸声频率向高频方向移动,但平均吸声系数明显衰减.因此,在满足路用性能和排水性能的前提下,降噪效果可作为优化OGFC混合料的依据,其空隙率宜为20％ ～23％.     

闭孔泡沫铝材料吸声性能分析

为更全面地反映闭孔泡沫铝材料的吸声降噪能力,从密度、厚度、背后空腔深度、打孔率几个方面,对闭孔泡沫铝材料的吸声性能进行研究.改变以往单纯用吸声系数的峰值表征的方法,而是用吸声系数的峰值、降噪系数、半峰宽3个指标来评价闭孔泡沫铝材料的吸声性能.通过驻波管法测试吸声系数,用Origin软件进行吸声曲线的分析,建立一次函数....     

声学超结构低频宽带协同耦合高效吸声机理

针对传统材料难以有效控制低频噪声的问题,提出了一种膜类带腔声学超结构的低频宽带协同耦合高效吸声机理。这种超结构有多个吸声单元,每个吸声单元由两个铝片组成,铝片固定在空气腔上方的硅胶薄膜上。首先利用有限元软件COMSOL Multiphysics 5.3计算单元胞的吸声特性,确定吸声结构的尺寸和材料参数;然后通过两元胞结构分析振动模态和吸声机理,解决吸声结构窄带的问题,再分析典型结构参数对协同耦合机理和吸声特性的具体影响规律;最后通过多单元的协同耦合,实现整个频率范围内的宽带吸声。仿真结果表明:通过设计多个单元的协同耦合,可以将不同单元之间的吸声峰值相互错开,使结构的吸声系数在整个低频范围内均匀分布,实现200～1 000 Hz范围内连续的吸声宽带,平均吸声系数为80%左右,实现低频大宽带的优异吸声性能。该研究结果可为低频宽带吸声材料的设计提供一种新的思路,在控制振动和噪声方面具有潜在的应用前景。     

变截面消声管道耦合Helmholtz腔结构的声学性能

基于局域共振理论与管道消声理论,设计了一种变截面消声管道耦合Helmholtz谐振腔的声学超材料结构,并运用COMSOL软件进行仿真研究.在此基础上,探讨了变截面声学超材料结构的几何参数对吸声系数峰值的影响,运用声学试验测试了该声学超材料结构的声学性能.结果表明：该变截面声学超材料结构在低频范围(200～600 Hz)内可实现良好的吸声效果;通过改变管道小孔的截面半径,可以实现声学超材料结构固有频率的定向调节;与普通Helmholtz腔相比,该声学超材料结构的吸声系数峰可在一定低频范围内移动,提高了结构在低频范围内的吸声效果,拓宽了吸声系数峰值对应频率的范围;声学超材料结构的几何参数得到了优化,具有良好的吸声效果.     

微缝板结构的吸声理论及类比设计

根据微穿孔板吸声理论的思路,将缝板的缝宽降低到毫米以下所形成的微缝板会具有和微孔板类似的良好吸声性能,为此分析了微缝板吸声的吸声机理,得出类似于微孔板的声阻抗及吸声系数的计算公式。并在驻波管中进行了实验验证,理论计算和实验结果符合得较好。鉴于微孔板吸声结构的应用和设计已较成熟并积累了丰富的经验,因此提出了根据微孔板结构参数进行微缝板类比设计的方法,给出了两者之间等效参数类比关系式。根据类比法所设计     

穿孔板吸声结构的频率特性分析

分析了亥姆霍兹共鸣器的共振频率特性，导出了穿孔板吸声结构吸声的中心频率、频带宽度、上限频率及下限频率的估算公式，为设计、制作理想的穿孔板吸声结构提供了参考．     

高阶微穿孔型超材料低频宽带吸声机理

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。     

微穿孔板吸声结构计算及其应用

微穿孔板吸声结构具有吸声系数高、吸收频带宽等优点，广泛应用于噪声控制的各个领域。根据马大猷的微穿孔吸声理论，总结了微穿孔板吸声结构的吸声原理，并用基于此理论的计算结果与在低频、中频驻波管中实验的结果进行对比，得到了比较满意的结果。采用微穿孔板吸声结构，进行汽车发动机隔声降噪模拟实验，结果表明，微穿孔板吸声结构具有良好的降噪功能。微穿孔板吸声结构的吸声性能的初步研究，为微穿孔板吸声结构在工程中的应用提供了依据。     

An Empirical Formula for Sound Absorption of Fibrous Materials

The sound absorption coefficient （SAC） curves of the nonwovens, fabrics, and thick fibrous layers with the frequency in the range of 125 - 3 200 Hz and cavity distances of 5 cm, 10 cm, 20 cm, 30 cm and 40 cm were measured. Based on analysis, it is found that the SAC is actually in direct proportion to the relative vibration amplitude of the sound wave, resulting in obtaining a mathematical expression showing that the SAC changes with the frequency for a given material. Additionally, a good corresponding relation between the maximal SAC and the permeability of the materials is discovered, thus an empirical formula is established. As a result, a complete SAC formula has been developed. In this formula, the SAC is solely a function of the sound wave frequency and permeability of the material. In comparison with sound absorption spectra of several materials, the calculated results and results measured with the formula coincide well with each other.     

An Elastic Absorber Theory for a Thin Fabric Sheet

The current sound absorption theory which is based on Rayleigh model believes that fibrous material absorb sound by the fluid frictional energy dissipation between the air and the solid fibers. However, Rayleigh model is only useful for a quanlitative understanding of effects in a porous material but not for calculation of the acoustical properties of real absorbent. In this paper, a new vibration sound absorption theory which is totally different from classical theory was put forward. The specific acoustic impedance of fiber layers have been derived from the membrane vibration equation and the sound absorption coefficient calculated agree with test results. The new theory can explain the phenomenon that thin fiber layers exhibit less sound absorption coefficient when it was as the cover fabric of sound absorber, but it is mare efficient to sound absorption when it was hang as the curtains or have back cavity behind it.     

火箭整流罩内降噪装置低频声学性能仿真

针对运载火箭整流罩内降噪装置所具有的特殊曲线颈部Helmholtz共鸣器,基于仿真方法研究降噪装置的低频声学性能.应用虚拟阻抗管法分析了Helmholtz共鸣器共振频率及吸声系数与其壁面厚度的变化关系.研究了降噪装置不同安装位置对圆柱空腔内平均声压级的影响.仿真结果表明,随着壁面厚度增加,Helmholtz共鸣器共振频率逐渐趋于刚性壁面的值,但吸声系数先增大后减小.降噪装置不同的安装位置可使空腔内平均声压级相差10 dB以上,在工程应用中需将其放置于空腔模态振幅较大的位置.      

既有GRC多孔条板轻质隔墙隔声性能提升实验研究

针对既有建筑中常用的单层GRC(glass-fiber reinforced cement)多孔条板轻质隔墙隔声量低的问题，通过综合对比分析GRC多孔条板双层墙与GRC多孔条板附加复合隔声构件隔墙两种构造的隔声特性，发现复合隔声构造在既有建筑改造中的优势.基于复合隔声构造中的声学材料物理性能以及带有空气间层的复合构造特征等方面的研究，结合复合隔声构造理论分析和实验测试验证.通过优化复合隔声构造，提出GRC多孔条板轻质隔墙附加双层和三层硅酸钙板复合构造的隔声性能综合提升设计方案.研究结果表明:附加复合隔声构造后的GRC多孔条板隔墙有效改善了墙体振动引起的隔声量下降问题，提高了墙体全频段隔声性能.     

3,5-二甲基-4-羟基苯基五唑合成及性质理论研究

以3,5-二甲基-4-羟基苯基五唑为研究对象,借助文献报道的合成路线,采用密度泛函理论的M06L/6-311g(d,p)方法,进行了反应机理分析.在3,5-二甲基-4-羟基苯基五唑分子结构全优化的基础上,对其红外光谱(IR)、核磁共振谱(NMR)、紫外-可见吸收光谱(UVVis)进行了量子力学计算.根据反应机理的计算结果,讨论了各反应步骤的特点;根据红外光谱(IR)、核磁共振谱(NMR)、紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)的计算结果,对谱图数据进行了简要分析及讨论.     

静水压力下吸声覆盖层的声学性能分析

基于圆柱型空腔吸声覆盖层的二维解析理论,在只考虑黏弹性圆柱管中最低阶轴对称波的条件下,推导出圆柱管的平均阻抗,将变截面圆柱型空腔腔体单元近似为截面呈阶梯变化的多个圆柱管组合,用传输线组合描述整个腔体单元,以简化吸声覆盖层声学性能参数的计算方法;利用有限元软件分析了静压条件下吸声覆盖层的腔体单元变形,结合简化计算方法分析了静压对吸声覆盖层声学性能的影响.结果表明,静压作用于吸声覆盖层引起了腔体单元厚度减小和空腔半径缩小,使得吸声覆盖层的低频吸声性能变差,且吸声峰值向高频方向偏移.     

低频宽带共振吸声结构与原理

研究了一类低频宽带共振吸声结构，该结构由多个带伸长瓶颈的亥姆霍兹共振器组成，可应用于管道消声和壁板吸声，达到低频宽带吸声的目的．仿真结果表明，该结构不仅拓宽了吸声带宽，而且谷底更有了明显的提升．与此同时，平均消声量增加了23dB，平均吸声系数增加了0．7，明显改善了吸声性能，可满足实际工程需要．     

多孔纤维吸声材料填充蜂窝结构的声学性能

本文理论研究了多孔纤维吸声材料填充矩形蜂窝结构的声学特性.假设周期蜂窝结构将多孔纤维吸声材料划分为独立周期子空间,理论建模中选取单个蜂窝胞元进行分析.蜂窝结构内部的多孔纤维吸声材料采用等效流体模型进行模拟,斜入射的声波在各个子空间呈驻波分布,由声场的声压和速度可积分得到通过蜂窝结构入射平面和透射平面的能量流,从而得到多孔纤维吸声材料填充蜂窝结构的吸声及传声损失性能.与单一多孔纤维材料声学性能的对比发现,多孔纤维吸声材料填充蜂窝结构的吸声性能得到了有效提高.基于理论模型,进一步分析了结构参数对多孔纤维吸声材料填充蜂窝结构吸声/传声损失性能的影响.