基于多孔材料的复合微穿孔板结构声学特性研究

为了拓宽普通单层微穿孔板吸声频段,进一步提高其吸声性能,本研究对基于多孔材料的复合微穿孔板吸声结构声学特征进行研究。应用声学有限元方法对复合吸声结构声场进行数值模拟,研究多孔材料的位置、厚度、流阻率及其与微穿孔板或腔壁间空气层对复合吸声结构吸声性能的影响。结果表明：相较于普通单层微穿孔板吸声结构,添加多孔材料后的复合吸声结构吸声性能显著提高;将多孔材料紧贴微穿孔板安装,或选择较厚的、流阻率较高的多孔材料,均可有效提高复合吸声结构的吸声性能;多孔材料与腔壁间空气层对改善中、低频吸声性能有良好作用;多孔材料与微穿孔板间空气层会降低高频吸声效果。     

无机多孔吸声材料的研究与发展

本文根据多孔材料的吸声原理,重点介绍了无机类多孔吸声材料的研究现状。针对目前研究中存在的防水性能差,低频吸声系数低等问题进行了分析,并提出了相应的解决方案。介绍了孔隙率、密度、材料厚度等因素对材料吸声性能的影响,并展望了吸声材料的未来发展方向。     

多孔金属材料吸声性能优化分析

近年来,多孔金属材料作为一种新型材料,因其具有优良的吸声性能而越来越引起人们的关注。而在多孔金属材料一侧添加背衬是一种提高吸声性能的有效可行的方法。通过分析影响多孔金属材料吸声性能的主要因素,推导出材料的最佳厚度范围;进一步针对有无空气背衬的比较,分析其对多孔金材料吸声性能的影响。结果验证了材料背后留有空腔,能有效地提高材料的吸声性能。     

聚氨酯静电纺纳米纤维膜的吸声性能

为研究静电纺纳米纤维膜的吸声性能,以聚氨酯(PU)为原料制备静电纺纳米纤维膜,分析了纳米纤维膜基本参数及吸声性能,并与PU多孔膜和PU流延膜进行了对比.结果表明:在相同面密度和空腔条件下,孔径较小且分布均匀的PU纳米纤维膜的最大吸声系数略小于PU多孔膜,但显著大于PU流延膜;PU纳米纤维膜的共振频率和最大吸声系数的实际测试值与一般多孔膜共振材料的理论计算值相符,因此PU纳米纤维膜中纤维的振动等作用对其共振频率和最大吸声系数无影响或影响很小.另外,在PU纳米纤维膜后添加非织造材料能使其最大吸声系数显著提高,并使共振频率向低频方向移动.     

聚合物-粉煤灰陶粒多孔降噪声屏障材料制备及影响因素分析

为了研究具有多孔结构的粉煤灰陶粒(FAC)在公路交通噪声治理声屏障工程领域应用的可行性及其吸声降噪性能,以粉煤灰陶粒为轻骨料、环氧树脂作为黏合剂,混合制备聚合物-粉煤灰陶粒多孔降噪材料,采用声学级配理论推导出适合公路交通噪声集中频率范围内的最佳粉煤灰陶粒粒径范围,并采用阻抗管测试系统进行试件试验验证。采用单因素试验方法研究环氧树脂与粉煤灰陶粒的最佳配合比(水灰比),并考察了试件厚度、复合级配、表面切割、掺加材料、背后空腔、模拟雨淋和冻融循环等因素对聚合物-粉煤灰陶粒声屏障材料的力学性能和吸隔声性能的影响规律。研究结果表明:试验验证与理论推导的最佳陶粒粒径一致,均为1.0～3.0 mm,环氧树脂与粉煤灰陶粒的配合比(水灰比)为1∶5时材料吸声系数、力学性能最优;试件厚度的增大可明显改善材料中低频(1 000 Hz以下)的吸声性能,在1 000～1 600 Hz范围内,随着厚度增大,吸声系数呈现降低趋势;复合级配较单一级配第1共振吸声峰值向低频方向移动,500～1 000 Hz时吸声系数有明显降低趋势,400 Hz以内吸声系数有所增大;掺加橡胶粉可改善中高频吸声系数,对隔声性能的影响较小;空腔增大可明显提高材料中低频的吸声系数,但影响有限;表面切割可提升试件高频吸声系数,其影响规律与减小材料厚度相似;模拟雨淋以及冻融循环对材料吸声性能和力学性能影响均不明显。     

有机硅改性聚氨酯海绵的吸声性能分析

为了改善聚氨酯海绵的吸声特性,采用有机硅改性的方法对其进行了研究。在制备的过程中,通过添加有机硅对聚氨酯海绵进行改性,对比了改性后与非改性材料的吸声性能,探究了其随频率变化的关系,测量并分析材料和空气层不同厚度时的吸声系数。通过实验深入探究了该材料对不同频段噪声吸声能力的差异以及材料和空气层不同厚度对材料吸声系数的影响,为该材料在汽车中的应用提供了指导。     

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.     

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.     

透水型沥青路面材料的降噪性能

以透水型路面为研究主体,利用驻波法测试材料的吸声系数,研究空隙率、粒径和厚度等因素对材料吸声系数的影响规律,探讨多孔路面结构的吸声降噪机理,并结合试验路段的噪声测试结果,评价路面现场降噪性能。研究结果表明:透水型路面中大量的连通孔隙能够有效地吸收路面噪声,随着厚度的增加,其吸声系数峰值向低频移动,小粒径透水型沥青路面材料具有更佳的吸声性能;当采用20%空隙率、40 mm厚的OGFC-13混合料时,吸声系数均值达到0.402,吸声系数峰值达到0.669;透水型沥青路面与普通AC-13C路面相比,路面现场噪声降低了4.7 dB(A);透水型沥青路面材料是一种降噪功能优异的路面材料。     

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。     

高声压激励下多孔金属材料的吸声性能数值计算

在Wilson数值方法的基础上,推导得到了多孔材料的声导纳率方程;采用标准四阶龙格库塔算法,构造了一种高声压激励下的多孔金属材料吸声性能数值计算方法.算例表明:该方法能够克服Wilson方法中计算网格长度需按照指数分布来划分的不足,采用较少的计算网格数同样能够较好地对多孔金属材料的吸声性能进行计算.研究还表明,入射波声压级的高低对多孔金属材料吸声性能有一定的影响,在无空气层的情况下,声压级对材料归一化表面声阻率的影响较大,对归一化表面声抗率的影响相对较小,而在有空气层时,高声强非线性对声抗率的影响渐趋显著.     

材料设计参数对双层多孔路面吸声性能影响

为提升双层多孔路面吸声性能,增强对轮胎与路面接触源头噪声的消减效果,给路面降噪功能优化设计提供依据,分析层间结合材料用量、底面层空隙率对双层多孔路面吸声性能的影响规律。采用表面声学阻抗试验获取混合料吸声系数曲线,对比不同层间结合材料用量、底面层空隙率对双层多孔路面吸声系数峰值和峰值频率的影响,并采用层间剪切、拉拔强度试验分析层间黏结性能。基于层间材料用量和底面层空隙率优化,提出一种采用聚氨酯表面层与改性沥青混合料底面层复合的双层多孔路面结构,通过室内试验分析复合路面材料的基本力学特性和吸声性能。研究结果表明：增加层间改性乳化沥青材料用量能够提升层间黏结强度,但会损失双层多孔路面的吸声效果,主要吸声频谱也会受到影响;提高底面层空隙率能够提升双层多孔路面的吸声性能,特别是对于高频噪声的吸收;而当底面层空隙率小于20%时,吸声系数峰值衰减较快。在聚氨酯材料提供足够黏结强度和表面层力学性能的条件下,复合型路面未采用层间结合材料,并提高了底面层空隙率,因此呈现出显著的高、低频吸声效果。为保持双层多孔沥青路面吸声性能和黏结强度的均衡,底面层空隙率不宜低于20%,在保障足够有效吸声功能基础上,宜使用...     

慢回弹聚氨酯发泡体吸声性能研究

对不同泡孔大小、不同厚度慢回弹聚氨酯材料在不同频段下的吸声性能进行实验研究.研究表明,1 300 μm是材料泡孔大小对吸声性能影响的转折点.对于低频声波,泡孔直径为1 300 μm时,吸声性能最好;对中高频声波,吸声效果最差.材料厚度对吸声性能的影响,6 cm为最优值,此时材料的吸声效果最好;材料对不同频段声波的吸收效果也各不相同,频率为1 000 Hz声波的吸收效果最差,此频率是材料吸声性能的低谷.以上研究结果为工程使用提供了有价值的实验依据.     

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.     

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％.     

多孔材料声学参数辨识及其在城轨列车顶板隔声中的应用

针对城轨列车隧道运行车内噪声显著问题,对车体隔声薄弱的双层中空顶板结构,提出添加多孔材料的降噪结构优化。考虑到多孔材料声学参数直接测量存在困难,提出采用驻波管测试其吸声特性,然后基于声学参数辨识来确定的方法。基于传递矩阵法建立了轻量化城轨列车顶板结构隔声特性预测分析模型,计算分析3种典型多孔材料在顶板结构应用的隔声性能提高效果,调查了多孔材料厚度和安装位置对城轨列车顶板隔声性能的影响。研究结果表明:未作多孔材料降噪处理的顶板结构在315 Hz处存在显著的隔声低谷,通过多孔材料的添加应用,可有效提高该低谷隔声量和顶板整体隔声性能;多孔材料厚度越大降噪效果越好,但其随厚度并非线性变化,考虑到经济成本,采用16.5 mm效果最佳;多孔材料安装方案的影响不明显,建议将多孔材料放置在靠近铝板的任意一侧安装;相关结果可为典型的轻量化城轨列车降噪提供科学参考。     

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....     

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.     

高温环境下梯度多孔金属纤维的吸声性能及优化设计

为了研究高温环境下具有梯度结构的多孔金属纤维吸声性能,应用物性参数与温度之间的关系式,将Johnson-Allard吸声理论模型拓展到高温条件下,建立了多孔金属纤维材料高温吸声理论模型。采用高温阻抗管设备,测量了多孔材料试件,实验测试数据与理论计算结果符合很好,验证了理论模型的有效性。应用声阻抗转移公式,进一步将该理论模型拓展为梯度多孔金属纤维的高温吸声理论模型,并结合优化算法对多层梯度材料结构进行了优化设计。研究结果表明:高温条件下,材料吸声效果相比常温条件下稍差;多孔材料孔隙率和纤维丝径对材料吸声性能影响显著,随着孔隙率或纤维丝直径增大,材料吸声系数在低频段减小,在中频段增大;经过结构优化设计后,在同等条件下,多层梯度金属纤维材料吸声性能明显优于单层结构,具有良好的吸声效果。研究工作对多孔金属纤维材料的高温吸声应用及梯度优化设计具有一定的指导意义。