微穿孔板结构声反射与吸收特性的实验和应用

依据马大猷教授的微穿孔板基本理论，在对微穿孔板吸声结构完成吸声理论计算的基础上，进行参数选择并设计了微穿孔吸声反射板的结构，用于新建的阶梯教室和体育馆中．同时，分析了这种微穿孔吸声反射板结构在阶梯教室中的声反射和声吸收性能、经现场测试与主观评价，证明了此方法对阶梯教室和体育馆音质效果控制的有效性和可行性，     

单层微穿孔板吸声性能的研究

设计具有不同穿孔率和不同厚度的微穿孔板,测试其吸声性能。以马大猷教授的微穿孔板吸声理论为基础,厚度增加会提高微穿孔板的吸声系数,但是微穿孔板厚度增加会减小高频范围内的吸声频带,穿孔率越大,微穿孔在高频率范围内具有宽的吸声频带。同时比较了Fok的考虑微穿孔间的相互影响的模型与实验测试结果相比较可知,考虑微穿孔间的相互影响的模型更接近实验结果。同时研究了微穿孔板吸声的模型,通过和实验获得的数据比较可知,考虑微穿孔间的相互影响的模型更和实验数据更接近。     

微穿孔板吸声体的某些问题及计算机辅助设计

为使马大猷教授提出的关于微穿孔板吸声结构和吸声体的精确理论能够在生产实践中得到迅速而广泛的应用，本文进行了这方面的计算机辅助设计，并对其中的某些问题，如结构参数与吸声特性之间的相互影响及高声强环境下微穿孔极吸声体的设计特点等，进行了较为深入的分析和探讨．     

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     

微穿孔吸声特性的数值分析

在微穿孔吸声体的理论基础上,编制了微穿孔板吸声体学特性的数值分析程序,通过计算实例的分析,探讨了微穿孔板噪声体的多频吸声特性。     

粒子群优化算法在轨道交通降噪结构微穿孔板设计中的应用

为了研究轨道交通噪声的降噪结构,基于"微穿孔板吸声体精确理论",采用粒子群优化算法对微穿孔板结构参数的共振频率进行计算;以微穿孔板吸声体的共振频率为优化目标,孔径、穿孔率、空腔厚度为优化参数,用粒子群优化算法对微穿孔板吸声体的结构进行优化设计;以城市轨道交通噪声为例,设计了较为合理的结构模型,并通过数值实验验证。研究结果表明:粒子群优化算法是微穿孔板吸声体结构设计的一种可行和有效方法。     

透明微穿孔膜构造的吸声性能测量

为了研究微穿孔膜墙面吸声结构和空间吸声体的声学特性，在混响室中对8组墙面吸声体与7组空间吸声体的宽频带吸声系数进行了测量，以探讨吸声体的构造与其声学特性之间的关系．测量数据表明，微穿孔膜墙面吸声构造和空间吸声体具有良好的声学性能．该测量数据可以直接应用于实际声学工程，也可以用来与理论计算进行比较研究．     

运用弹性支撑背板提高微穿孔板低频吸声性能

为了提高微穿孔板结构的低频吸声性能,将传统微穿孔板结构的刚性背板改进为弹性支撑背板,通过理论计算和试验对这一改进进行研究.由等效电路图推导出弹性支撑背板单元的矩阵,运用传递矩阵方法,将其和空腔单元矩阵、微穿孔单元矩阵进行串联,建立新结构的理论模型.通过振动试验测量弹性支撑背板的阻尼系数和刚度系数,计算出结构的吸声系数,并与驻波管试验的测量结果对比.结果表明:理论计算和试验结果吻合良好;改进设计的微穿孔板结构同时利用了微穿孔板的腔共振吸声和背板的机械阻抗吸声作用,能够在不增加结构厚度的情况下提高低频吸声性能,并且同时保持中高频吸声效果.     

微穿孔板-三聚氰胺吸音海绵-空腔复合结构声学性能优化设计

基于Johnson-Champoux-Allard（JCA）模型和微穿孔板理论,利用传递矩阵法建立了三聚氰胺吸音海绵不同填充方式形成的复合结构的吸声系数理论模型,并比较了其吸声性能：与单层微穿孔板结构a相比,微穿孔板-吸音海绵复合结构b和微穿孔板-吸音海绵-空腔复合结构c的吸声性能均有较大提升,微穿孔板-空腔-吸音海绵复合结构d的提升效果次之。分析了几何参数对复合结构b的吸声性能的影响,得出：微穿孔板的孔径越小,复合结构在中高频段的吸声效果越好;厚度越大,复合结构在高频段的吸声性能越低;穿孔率越大,复合结构在低频段的吸声性能越低;吸音海绵厚度的增加在总体上有利于提高复合结构的吸声效果。基于粒子群算法对复合结构b和c的吸声性能进行了优化,结果表明：与优化前的复合结构b相比,优化后的复合结构c的平均吸声系数从0.565 4提升至0.751 9;与优化后的复合结构b相比,其吸声性能几乎不变,但吸声材料厚度减少了30%,在保持良好吸声性能的同时实现了轻量化。     

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。     

非织造布结构吸声性能研究

研究背后有空气层时非织造布吸声特性.分析非织造布吸声系数与声阻抗率随频率的变化规律,由此得出吸声峰值频率的计算公式.传统窗帘吸声极大值频率的计算公式可以作为本文的一个特例.应用穿孔板共振结构吸声理论得出与实测非织造布结构第一吸声峰值频率相近的频率值.     

微穿孔板简化仿真方法在双层微穿孔结构中的应用

为解决微穿孔板消声结构声学仿真计算过程中,微孔给有限元网格划分带来的困难,采用两种不同的简化方法模拟微穿孔板.其一将经典微穿孔板吸声结构理论与传递导纳法相结合,通过在穿孔板内外表面定义一组传递导纳系数表示微穿孔板;其二则计及板材料性能对吸声特性的影响,将微穿孔板转化为等价的多孔材料模型.分别运用这两种微穿孔板简化仿真方法对某高频双层串联微穿孔板消声器的传声损失进行仿真计算,并与阻抗管实验测试结果进行对比.结果表明,两种微穿孔板简化仿真方法均适用于双层微穿孔结构,且能准确有效地预测其声学性能.      

微穿孔板-三聚氰胺吸音海绵-空腔复合结构声学性能优化设计

基于Johnson-Champoux-Allard（JCA）模型和微穿孔板理论,利用传递矩阵法建立了三聚氰胺吸音海绵不同填充方式形成的复合结构的吸声系数理论模型,并比较了其吸声性能：与单层微穿孔板结构a相比,微穿孔板-吸音海绵复合结构b和微穿孔板-吸音海绵-空腔复合结构c的吸声性能均有较大提升,微穿孔板-空腔-吸音海绵复合结构d的提升效果次之。分析了几何参数对复合结构b的吸声性能的影响,得出：微穿孔板的孔径越小,复合结构在中高频段的吸声效果越好;厚度越大,复合结构在高频段的吸声性能越低;穿孔率越大,复合结构在低频段的吸声性能越低;吸音海绵厚度的增加在总体上有利于提高复合结构的吸声效果。基于粒子群算法对复合结构b和c的吸声性能进行了优化,结果表明：与优化前的复合结构b相比,优化后的复合结构c的平均吸声系数从0.565 4提升至0.751 9;与优化后的复合结构b相比,其吸声性能几乎不变,但吸声材料厚度减少了30%,在保持良好吸声性能的同时实现了轻量化。     

油液减振器空化异响成因分析

对油液减振器工作原理进行了剖析,对空化异响产生的机理进行了分析,并建立了相应的力学模型,对正常和空化异响减振器的活塞杆加速度的时域响应进行了仿真,仿真结果与通过减振器异响检测设备所测得的活塞杆加速度时域信号进行了比较,验证了理论仿真分析方法的正确性。研究结果表明,空化将引起减振器异响和异常振动,空化减振器活塞杆加速度的时域波形、功率谱、双谱等特征信号明显区别于正常减振器,并提出改善空化异响的对策。     

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.     

对多孔材料夹层板的隔声性能进行试验及仿真分析

为了提高夹层板的隔声性能,对多孔材料夹层板的隔声性能进行仿真分析。首先对空腔双层板的隔声性能进行研究,利用有限元软件COMSOL进行仿真计算得到空腔双层板的隔声曲线,并通过阻抗管的试验数据来验证仿真结果的准确性,在此基础上研究空腔填满多孔材料的双层板的隔声性能。通过等效流体模型来模拟多孔吸声材料,研究入射角度、多孔材料流阻、多孔材料分布位置等因素对夹层板结构的隔声性能的影响。结果表明:填充多孔材料的夹层板的隔声性能在中高频段得到明显的提高,随着多孔材料流阻增加,夹层板的隔声效果得到加强。     

弹性长方体封闭结构腔声辐射建模与分析

基于Dowell的结构-声耦合理论、瑞利积分和声波透射理论,由各阶声压模态对应的声压振幅响应和各阶板模态对应的速度振幅响应公式推导出了由6块四边简支弹性板构成的封闭矩形腔外的辐射和透射声场解析解.在此基础上论述了声场的物理特性,并指出腔体外的声场主要为辐射声场.为进一步验证结果的正确性,运用有限元法计算腔体内的声模态和弹性板的振动模态及其耦合系数,结合边界元法计算出腔体外的声压响应,并将此数值仿真结果与解析结果进行比较,验证了理论推导的正确性.     

抗性消声器中穿孔板结构的声传递特性

本文利用声波在管中粘滞阻尼方面的理论,研究了存在气流时穿孔板结构的声传递特性。研究表明:穿孔板的声阻与孔板厚度、孔径、穿孔数目、声波频率和气流速度等因素有关。     

车辆驾驶室减振降噪分析与结构设计

利用薄板理论建立了汽车驾驶室壁板的微分振动方程。对驾驶室进行了试验模态分析,得出固有频率和基本振型变化。发现顶板和后壁板振动最大,采用辛几何法计算出了驾驶室顶板和后壁板的固有频率,其值与试验值基本一致,对驾驶室后壁板和顶板分别采用敷贴阻尼材料和加筋板的降噪方法,利用声辐射理论,对改进后的驾驶室降噪效果进行了数值模拟,结果表明,壁板固有频率处的辐射功率和辐射声压级最大,与理论分析相符,并且改进后的驾驶室内部噪声明显降低。