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。     

道路声屏障组合吸声结构设计与评估

声屏障在道路交通噪声污染防治中得到了广泛应用,但同时面临材料吸声性能有限、轻量化程度有待提升等问题。为了更好地提升道路声屏障的降噪效果,需要研究组合吸声结构的声学性能及其影响因素。建立了二维阻抗管有限元模型,与实验数据进行对比验证了其可靠性。基于有限元仿真构建了微穿孔板-双层多孔吸声材料-空腔组合吸声结构,研究了几何参数对组合结构的吸声性能的影响,并在实际道路场景中进行了仿真分析。结果表明,微穿孔板的孔径和厚度减小,组合结构在中高频段的吸声效果提升;穿孔率减小,组合结构在低频段的吸声性能提升,但是中高频吸声性能显著降低;多孔吸声材料厚度的增加能提升组合结构中高频吸声系数。在多孔吸声材料背后合理设置空腔并不会降低组合结构的声学性能。穿孔率3%,孔径0.4 mm,板厚1 mm的微穿孔板与3 cm聚酯纤维+3 cm三聚氰胺+2 cm空腔的组合吸声结构降噪效果较好,将其作为吸声型声屏障的材料。吸声型和隔声型声屏障插入损失的规律基本一致,采用组合吸声结构的吸声型声屏障较隔声型声屏障插入损失提升1-2 dB,能够较好地控制中低频交通噪声,具有实际工程价值。     

一种应用于电梯井的复合吸声结构及其吸声参数研究

为减弱电梯井噪声干扰,提出一种能应用于井内壁的复合吸声结构.基于Attenborough提出的"多孔材料表面声阻抗"理论和David and Colin提出的"穿孔板声阻抗"理论,探讨其吸声性能的参数优化方法 .使用可与井壁一体化的阻尼石膏砂浆板为基材,复合岩棉板与水泥砂浆穿孔板组成井内壁吸声结构.基于理论分析、数值模拟与实验测量,通过分析该结构的岩棉板厚度、流阻、孔隙率等参数和穿孔板穿孔率、厚度、密度等参数对结构正入射吸声性能的影响,讨论了该吸声结构的参数优化方法 .结果显示,岩棉板的孔隙率、流阻率和容重以及穿孔板的穿孔率、厚度对复合吸声结构性能起到关键性作用,增加穿孔板厚度、降低穿孔率、增加多孔材料的孔隙率可加强结构的低频吸声性能,反之则加强高频吸声性能;优化后的复合吸声结构,在600和1600 Hz的正入射吸声系数分别达到0.6和0.8.结果表明,提出的复合吸声结构在电梯井噪声控制中显然具有应用潜力.     

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。     

微穿孔板作护面板对多孔材料吸声效果的影响

分析了微穿孔板做护面板对多孔材料吸声效果的影响。通过实验测得多孔材料的复阻抗和复波数,给出了复合结构的吸声系数计算公式,并在阻抗管内进行实验验证,实验结果与理论计算吻合良好。实验结果表明,使用微穿孔板作多孔材料护面板,具有较低声阻抗的微穿孔板能减小对多孔材料高频吸声性能的影响;具有较高声抗的微穿孔板会更好的提升多孔材料的低频吸声效果,但会使吸声系数在高频下降严重,同时过高的声阻会使吸声系数峰值下降。     

穿孔率和厚度对单层微穿孔板吸声性能的影响

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。     

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。     

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.     

离心风机吸声蜗壳结构的数学物理模型及实验验证

为了降低离心风机气动噪声,设计了一种由穿孔蜗板、吸声材料、微穿孔板和空腔组成的吸声蜗壳结构,并采用声电类比方法建立了吸声蜗壳的数学物理模型.基于该模型分析发现:采用一定厚度的吸声材料可以在大约1～8 kHz频率范围内对气动噪声取得较好的吸声效果,适当增加吸声材料厚度可使得具有较高吸声系数的频率范围向低频方向适当拓宽,加...     

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。     

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.      

羊毛吸声材料声学性能分析

通过对羊毛吸声材料的吸声系数与声衰减能力的测试,发现其吸声性能优良.羊毛吸声材料的吸声系数和声衰减能力随着频率的增大而逐渐增强,羊毛毡的厚度越厚,吸声系数和声衰减能力越大.在羊毛毡表面覆有铝箔,不仅方便使用和运输,而且可以明显地提高其吸声的能力.厚度为20 mm的羊毛毡就可以降低约20 dB的噪声.     

硅藻泥-草梗复合吸声材料的测试研究

以硅藻泥、草梗、氧化镁为主要原料,加入一定的辅助材料,研制出一种新型复合多孔吸声材料.分析材料的吸声原理及基本特性,采用驻波管法在200~2 000Hz频段范围内测试材料的吸声性能.结果表明,材料的吸声性能受草梗掺量、尺寸、材料的密度和厚度以及背部空腔尺寸的影响,与一般常用吸声材料的吸声系数进行比较,综合吸声性能优良.     

基于分流电路调控的宽低频吸隔声机理研究

针对含分流电路的扬声器结构,本文研究了基于频率自适应概念扩宽吸隔声频带的理论机理. 针对扬声器隔声结构模型,揭示了在声波频率和分流电路电感所构成参数空间中存在的高隔声量轨迹,进而设计出控制电路使等效电感参数可以自适应追踪高隔声量轨迹,结果表明在低频区域的隔声带宽获得了显著扩展,将不同工作频率的自适应隔声结构组合可以进一步扩宽隔声频带. 针对扬声器吸声结构模型,发现在频率-电感参数空间同样存在高吸声轨迹,通过设计控制电路自适应追踪高吸声轨迹可以扩宽吸声频带,此外研究了扬声器与微穿孔板构成的复合吸声结构,数值结果表明在自适应吸声与微孔吸声机理的共同作用下吸声频带可被进一步扩宽。本研究为扩展扬声器结构吸隔声频带提供了新的思路,为下一步工程应用设计奠定了理论基础.      

复合型阻抗加载微波吸收材料的研究

研究了遗传算法在复合型阻抗加载微波吸收材料设计中的应用,分别对多层铁氧体吸波材料和复合型阻抗加载吸波材料的厚度和结构进行了优化计算.理论分析结果表明,随着阻抗加载电路在多层铁氧体吸波材料中的加入,3 mm厚和5 mm厚的吸波材料的吸收性能分别提高了20 %和10 %,而且在频段上也更加符合宽须吸收的要求.     

轻骨料混凝土吸声性能研究

以硅酸盐水泥、页岩陶粒、聚丙烯纤维、发泡剂及其他助剂制备轻骨料混凝土.研究水泥用量、纤维掺量、页岩陶粒粒径、发泡剂掺加量、陶粒试块及其串联在中低频范围内的吸声性能.结果表明,单粒径页岩陶粒制备的混凝土试块在600 Hz频段附近有良好的吸声性能;添加纤维和发泡剂,可改善混凝土材料内部结构,有利于提高材料的吸声性能;陶粒混凝土试块的串联可使其整体吸声性能较原试块提升近80％.     

基于声辐射控制的板结构优化设计

分析了影响板结构声辐射的主要因素,得出了结构振型主导中低频声辐射、振幅决定高频辐射的结论.根据分析结果,针对中低频提出了板结构的振型优化方案;针对高频段提出了振幅优化的方案.对一典型板结构,使用这2种优化方法对其不同频段的声辐射进行了优化的数值计算,计算结果表明,振型优化法在中低频段效果较好,而振幅优化法则更加适合于高频段的声辐射控制.     

立体声电影院的吸声装置

立体声电影院的音质设计,不仅应满足最佳混响时间T60的要求,而且要达到ISO2969的评价标准。市场上通用的吸声材料常为多孔型和空腔共振型,多孔型吸收峰值在高频段,空腔共振型吸收中低段,各频率吸声系数在0.6以下。因此,选择市场上通用的吸声材料,立体声电影院的音质设计是不可能达标的。文章将上述理论与实践相结合,设计了吸声装置,找到了立体声电影院的音质设计中达标困难的原因。