扩散吸声体的优化设计

在建筑声学工程设计中，特别是在试听室、录音棚、演播室等小型房间的条件下，既要获得良好的声扩散，又要有足够的吸声效果．由于空间有限，因此需要设计不同的扩散吸声体．过去20年来，对扩散吸声体的研究已不再局限于改变其几何构型方面，在其他方面也获得了长足的进展．文中在前人对声吸收和声扩散研究的基础上，结合数论中的伪随机理论及物理学中的分形理论，发展了理论分析方法，提出了新的优化设计手段，并由此设计了各种具不同吸声效果的扩散吸声体文中还对所设计的吸声体进行了实验研究，并对其实际应用进行了探讨．     

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。     

阻抗复合吸声结构的理论与声学特性研究

研究了由穿孔板、吸声材料及空腔构成的阻抗复合吸声结构理论,建立了其吸声性能预测模型,在实验验证理论正确性的基础上,分析了吸声结构参数与吸声性能的关系,从而为噪声控制中吸声结构的优化设计提供了依据     

前向离心风机吸声蜗壳降噪的试验研究

采用在蜗板外衬贴吸声材料,并在吸声材料与外层隔板之间设置空腔的方法对某前向离心风机进行了蜗壳吸声降噪的试验测量,分析了不同转速、不同的吸声材料厚度和空腔厚度对吸声蜗壳降噪效果的影响.此外,还进行了吸声蜗壳与倾斜蜗舌2种降噪措施的叠加降噪试验.试验结果表明:与原风机相比,在整个运行工况范围内,使用吸声蜗壳后,风机的气动性能都略有下降;增加吸声材料与空腔厚度有利于提高吸声蜗壳的降噪效果,但吸声材料厚度和空腔厚度过大时对降噪效果的提高并不明显;在流量较小的工况下,吸声蜗壳的降噪效果相对较好,同时使用吸声蜗壳与倾斜蜗舌2种降噪措施可以取得一定的叠加降噪效果.     

阻抗复合吸声结构的理论与声学特性研究

研究了由穿孔板,吸声材料及空腔构成的阻抗复合吸声结构理论,建立了其吸声性能预测模型,在实验验证理论正确性的基础上,分析了吸声结构参数与吸声性能的关系,从而为噪声控制中吸声结构的优化设计提供了依据。     

阻抗复合吸声结构的理论与声学特性研究

研究了由穿孔板,吸声材料及空腔构成的阻抗复合吸声结构理论,建立了其吸声性能预测模型,在实验验证理论正确性的基础上,分析了吸声结构参数与吸声性能的关系,从而为噪声控制中吸声结构的优化设计提供了依据。     

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.     

基于多种群遗传算法的水下吸声覆盖层结构参数优化设计

采用传递函数法导出含有渐变空腔的吸声覆盖层的声压插入损失,利用吸声覆盖层结构的声学特性,对吸声覆盖层的吸声系数进行计算。分析计算结果,探讨吸声覆盖层的不同结构参数对吸声系数的影响。以吸声覆盖层的反射系数为优化目标,对空腔的几何尺寸和吸声覆盖层的厚度参数设计提出优化方法。基于吸声覆盖层结构的数学模型,同时利用多种群遗传算法对消声层结构进行多参数优化设计研究。结果表明,在同等设计条件下,优化后吸声覆盖层的吸声系数得到了明显提高。该方法对水下吸声覆盖层的吸声效果的提高具有一定的理论与现实意义。     

蜂窝复合吸声体的研究和应用

目前广泛使用的强吸声体是由纤维性玻璃棉,矿棉和岩棉等组成.构造较复杂。本文提出一种纸蜂窝内填充膨胀珍珠岩的复合吸声体,它具有吸声系数高,刚度大,耐燃.能承受撞击作用和施工简单等特点。本文对影响吸声效果的因素进行了实验研究。该吸声体已在实际工程中应用,性能良好.     

基于多目标遗传算法的吸声覆盖层参数优化设计

针对圆柱空腔吸声覆盖层低、高频吸声的机制不同,提出了一种基于多目标遗传算法的吸声覆盖层参数优化设计方法.利用有限元软件ANSYS建立了平面波垂直入射吸声覆盖层的分析模型,并采用多目标遗传算法NSGA-II得到了多目标吸声问题的Pareto最优解集.结果表明：多目标优化设计全面考虑了圆柱空腔吸声覆盖层的低、高频吸声之间的耦合,可按需选择其满意的优化结果;比起仅优化吸声覆盖层的材料属性,考虑材料属性和结构参数的综合优化能够获得更佳的宽频吸声性能.     

尖晶石铁氧体吸波材料的复数磁导率

为了设计高效和宽频的微波吸波体,本文研究了吸波体对吸波材料的要求。研究结果表明:要想设计得到高质量的吸波体,要求材料的复数磁导率(包括其实部和虚部)具有适当高的数值。本文还研究了Ni铁氧体系列。首先研究了Co对Ni的替代对复数磁导率的影响,其次,研究了烧结温度对复数磁导率的影响,结果表明:选择适当的Co含量和烧结温度,可以得到较高的磁导率。     

浸泡腐蚀对HGB/EP复合材料力学性能的影响

在对复合材料的研究中,其吸水性及耐腐蚀性一直是研究的重点之一。本文通过常温和60℃吸水试验以及60℃酸、碱腐蚀试验,研究了空心玻璃微珠填充环氧树脂制成的复合材料(HGB/EP)的吸湿规律、温度对吸湿的影响以及材料在60℃下的腐蚀情况。通过研究不同配比的空心玻璃微珠(HGB)与环氧树脂制成的复合材料吸水量的大小,发现这种材料吸水量大小与微珠的填充率密切相关,不同填充比复合材料其微结构对吸水量影响甚大,且高温能提高吸湿速率和平衡吸湿量。在腐蚀试验中,发现该材料的耐酸性较差,测试后试件表现出软化现象。而酸的浓度越高,腐蚀越严重,经浸泡腐蚀的材料力学性能进一步下降。     

金属-石墨烯光子晶体复合结构多带光吸收器设计中金属材料的选择

研究表明,具有金属-石墨烯光子晶体-金属结构的光吸收器可实现多带吸收。这种光吸收器是在由石墨烯和介质材料构成的石墨烯光子晶体两侧加载金属层构成。所加载的金属材料的光学特性对多带吸收特性具有很大的影响。采用金属介电常数的Drude-Lorentz色散模型和传输矩阵法,比较分析了七种金属材料在可见光波段对光吸收器多带吸收特性的影响。发现金属银适合做光吸收器入射空间一侧的金属层材料,而金属铝、银、金和铜适合做衬底层材料。进一步的计算发现,只使用银做加载金属材料可实现一致性好、制作容差大、吸收带宽窄的多带光吸收器。研究结果对实际多带光吸收器的设计提供了参考。     

撞击流吸收器吸收性能实验研究

：利用清水吸收空气中的ＣＯ２,在实验室内考察了撞击流吸收器的吸收性能,并与具有内循环的喷射式吸收器、鼓泡式吸收器进行了对比。实验结果表明,撞击流吸收器的吸收率和体积传质系数明显高于具有内循环的喷射式吸收器和鼓泡式吸收器。对吸收器用于有固体产物生成的吸收过程进行的初步实验表明,撞击流吸收器对Ｈ２Ｓ的吸收率比具有内循环的喷射式吸收器高,且在吸收过程中,无固体产物堵塞喷嘴现象出现。这一结果对进一步将撞击流吸收器用于有固体产物生成的化学吸收过程的研究具有指导意义     

核壳粒子复合材料电磁波吸收层的吸波特征数值模拟

基于电磁波吸收和反射的基本理论,在探讨核壳粒子复合材料的等效电磁参数的基础上,针对核壳粒子复合材料的电磁波吸收层的吸波特征及其厚度的优化设计展开研究.分别探讨了由核壳粒子复合材料组成的单层和双层电磁波吸收层的吸波特征,给出不同入射角下功率反射系数与电磁波波长以及吸收层厚度之间的关系,确定其最佳电磁波吸收厚度.通过比较可以得出在同等条件下,含核壳粒子吸收层的吸收性能明显优于传统的常规材料吸收层.     

高碳粉煤灰超轻空心陶粒的制备

以高碳粉煤灰、凝灰岩和膨润土为主要原料,SiC和CaF_2分别作为发泡剂和助熔剂。原材料经磨细、筛选、混合、成球、晾干和高温焙烧等一系列程序后制成空心陶粒。用均匀试验法和单因素实验法探索原料用量、SiC添加量、CaF_2添加量以及烧结温度对陶粒物理性能的影响。确定最优配比和最佳温度后,对陶粒的表观密度、抗压碎强度、吸水率和软化系数进行测试。此外,还利用X射线衍射仪对陶粒原料和成品进行物象分析。结果表明,当高碳粉煤灰∶膨润土∶凝灰岩=40∶15∶47. 5、碳化硅用量为0. 6%、氟化钙用量为0. 5%、烧结温度为1 300℃时,可获得空心陶粒;此时,陶粒的堆积密度为187 kg/m~3,筒压强度为0. 204 MPa,24 h吸水率为1. 48%,软化系数为0. 833。     

Au/VO2结构可调控红外吸收器

设计了一种基于Au/VO_2结构的可调控红外吸收器,由谐振贴片、介质夹层和金属背板3层结构组成。利用VO_2的温控相变特性,将部分田字形Au贴片结构替换为VO_2,通过改变环境温度对吸收器的吸收峰值、位置和带宽进行调控。由于VO_2具有温控相变特性,吸收器会在不同温度下表现出不同的吸波效果。当温度高于相变温度时,吸收器在远红外大气窗口形成一个吸收率为99.68%的吸收峰;当温度低于相变温度时,吸收器在中、远红外大气窗口分别形成吸收率为89.29%和99.83%的吸收峰。利用表面电流和磁场分布对吸收器的吸波机理进行分析,发现反向平行分布的表面电流激发出磁偶极子,进而产生强烈的磁谐振,达到吸波效果。最后分析了电磁波的极化方式和入射角度以及介质材料属性对吸波效果的影响,发现此吸收器具有较好的极化稳定性和大角度吸收性,并且吸收峰随着介电常数的增大向长波方向漂移。     

基于双层电阻膜的宽频带超材料吸波体设计

设计了一种基于双层电阻膜的宽频带、极化不敏感和宽入射角的超材料吸波体,该吸波体结构单元依次由圆环电阻膜、介质基板、圆环电阻膜、介质基板和金属背板组成。采用时域有限差分算法对其进行数值模拟分析,仿真得到的反射率和吸收率表明:该吸波体在11.5～20.3 GHz范围内对入射电磁波有大于90%以上的强吸收特性。仿真得到的不同极化角和不同入射角表明该吸波体具有极化不敏感和宽入射角特性。进一步仿真得到各个结构参数对吸收率的影响表明:该双层电阻膜结构吸波体对电磁波的吸收主要是基于电路谐振机制,通过对介质基板厚度和电阻膜宽度、电阻值的设计可以对频率范围和工作带宽进行调节,使吸波体实现超宽带吸收。     

玻璃微珠、橡胶粉末填充聚丙烯复合材料吸能特性

采用单轴压缩试验分别对空心玻璃微珠( HGB)和丁腈橡胶粉末( PNBR)填充的聚丙烯( PP)复合材料进行压缩性能和吸能特性研究,通过测定基于摆锤冲击试验的冲击韧性对材料的吸能能力进行验证,并采用扫描电子显微镜观察材料的微观形貌. 结果表明:空心玻璃微珠增加聚丙烯的刚度并降低延展性,粉末丁腈橡胶减小聚丙烯的刚度并提高延展性;吸收相同能量时,粉末丁腈橡胶/聚丙烯体系产生的应力响应最小;根据吸能效率,空心玻璃微珠/聚丙烯体系的设计应力应高于粉末丁腈橡胶/聚丙烯体系;理想吸能效率的最大值出现在相对平缓的屈服阶段;冲击试验结果证明空心玻璃微珠和粉末丁腈橡胶都能改善聚丙烯的吸能特性.     

改性ZnO空心球光催化性能的研究进展

近年来,有机染料大量使用引起的水污染问题日益严重,因此迫切需要一种绿色、高效的技术来去除废水中的持久性有机污染物。ZnO作为一种廉价、无毒、储量丰富的半导体光催化剂,被认为是TiO₂的最佳替代品。ZnO空心球由于其独特的结构,拥有良好的光吸收能力和光催化稳定性,具有很好的应用前景,但是纯的ZnO空心球的禁带宽度较大,只能对紫外光或近紫外光作出响应。综述了ZnO空心球的制备方法以及其改性材料的光催化性能。并在提升ZnO空心球光催化性能方面做出了详细的阐述,包括掺杂、金属沉积、构建异质结等。讨论了增强ZnO空心球光催化活性的机制。