含对称三角形腔的波导管中宽带低频隔声效应（英文）

研究一种含两个对称三角形腔的波导管中宽频带低频隔声效应.波导管的隔声频带下限与带宽分别可达到140Hz和2900Hz,且所调控声波最大波长是三角形腔的尺寸13.6倍.这种隔声效应源于三角形腔截面积与波导管宽度的差异而引起的交界面上的高声反射率.在此基础上,研究波导管的结构参数(如波导管的宽度、三角形腔的底边长度与高度)及不同类型的腔(Helmholtz腔、矩形腔与直角三角形腔)对低频隔声效果的影响.结果表明,三角形腔的截面积和波导管宽度的差异与低频隔声效果密切相关.此外,由于对结构的本征模式的抑制作用,直角三角形腔所对应的低频隔声频带最宽.所提出的结构具有高隔声、宽频带、结构简单易实现等优点,在声学领域具着一定的潜在应用价值.     

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.      

附加薄膜-质量块谐振器的Herschel-Quincke管及基于该结构的隔声帘的研究

声学超材料在声音和振动的消除领域具有很好的应用前景.由于薄膜材料具有轻质且可以实现低频隔声的特点,薄膜型声学超材料受到广泛的关注.提出一种附加薄膜-质量块谐振器的Herschel-Quincke (HQ)管,通过理论分析及有限元仿真和实验的方法验证了该结构在HQ管道和薄膜-质量块谐振器耦合作用下可以实现低频多带的消声性能.此外,还设计了一种前、后附加薄膜-质量块谐振器的方形盒子单元结构,并基于该结构提出了一种隔声帘结构.隔声帘结构为多个单元组成的二维阵列结构,每个单元由前、后附加薄膜-质量块谐振器的长方体盒子构成.通过有限元模拟验证了该结构具有较好的低频宽带的自由场隔声性能.     

宽带低反射式通风声屏障

提出了一种基于长方晶格型声子晶体结构的波矢调制特性的声屏障设计机理.该声屏障能够以极低的反射率将入射声波导引至内部,并在相对于原有的传播方向偏移一定距离后出射,从而产生局部的声静区.由于该机理不依赖于粘滞吸收效应或负的等效声学参数,因而可保证出射声波的强度及波形均与入射声波相近,使得所设计的声屏障能够在隔声的同时有效地将入射声能量导引至预设的位置进行吸收或进一步利用,并且具有较宽的工作频带.数值计算结果证明在7750~10000Hz频率范围内均有35dB左右以上的隔声量,最大隔声量可达50dB.此外,区别于传统重墙隔声,声子晶体薄板在隔声时未导致背景媒质的阻断,留有与声波波长同尺度的间隙.这些特性对于在实际隔声问题中的应用具有重要价值.     

系统频率电磁调谐的双层薄膜声学超材料

为了拓宽声学超材料对低频声波的隔声带宽,设计了1种系统频率电磁调谐的双层薄膜声学超材料,该超材料由双层硅橡胶薄膜、薄膜之间的羰基铁粉、附加铅质质量块、铝质框架和电磁场加载装置等组成.运用COMSOL Multiphysics 5.5仿真和试验等方法,对声学超材料的声学性能进行了研究.研究结果表明:该声学超材料在低频范围内可实现良好的隔声效果;通过输入不同电流改变磁场强度,可以实现声学超材料固有频率的定向调节;与被动声学超材料相比,主动声学超材料实现了声学超材料隔声性能的非接触主动调谐,拓宽了声学超材料的声波控制带宽;在此基础上,通过进一步探讨材料参数对声学超材料声学性能的影响,发现双层薄膜的厚度越厚,杨氏模量越大,声学超材料将获得更宽的隔声带宽.     

考虑加筋效应的薄板结构低频声传递损失

设计一种参数可调的加筋板结构简易实验装置,可根据需要对加筋板的加筋条数、加筋位置、加筋条材料、加筋条尺寸等加筋参数进行调整,研究不同加筋参数对结构整体性能的影响效果.基于该装置,选取3种不同加筋位置对平板结构进行加筋处理,并对加筋平板结构的低频隔声性能进行测试,尤其对不同加筋位置的作用效果进行分析,验证加筋参数对结构低频隔声性能的影响.研究结果表明:仅调整加筋位置这一参数就会对平板结构的低频隔声性能有所影响,尤其对声传递损失曲线的谷点频率有重要影响.     

基于虚拟方法的混响箱设计及实验验证

混响箱常用于材料隔声、吸声实验研究中,因此混响箱的设计对于实验的可靠性有着重要影响.混响箱的传统设计都是基于混响声场特性,其效率较低,可靠性也较差.为此,设计了一种复合结构的混响箱模型,通过统计能量分析(SEA)法对复合结构的隔声特性进行了仿真分析,用边界元方法(BEM)模拟混响箱内的声场分布,依据仿真结果对模型进行优化,最终获得具有足够隔声量和均匀声场的混响箱模型.对基于仿真模型制作的混响箱进行隔声实验,结果表明,在400,Hz以上频率范围内,混响箱的隔声量高于50,dB;混响箱内不同位置的声压级相差不超过3.5,dB.镁合金板的隔声实验结果与质量定律及统计能量分析所得结果吻合良好.可见,采用复合结构箱体能实现良好的隔声效果,借助于统计能量法和边界元方法对混响箱进行设计是行之有效的.     

多态反共振协同型薄膜声学超材料低频隔声性能

针对普通声学材料无法有效衰减车内低频噪声的问题,提出一种摆臂式轻质薄膜型声学超材料结构设计形式,通过在子单胞内引入多态反共振模式实现了低频隔声频带的拓宽及隔声量的提高。该超材料以柔性乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)材料作为框架,并将4个金属薄片和1个十字形EVA摆臂贴附在0.2 mm厚的聚酰亚胺(PI)薄膜表面构造成谐振部分。通过对超单胞的声传递损失(STL)、多态反共振模式和负等效参数的分析,揭示了STL带宽的拓宽机理;基于超单胞结构衍生设计了大尺寸的柔性隔声超材料,并将大尺寸超材料样件装配到汽车发动机机罩内进行实车降噪测试,通过"混响室-消声室"隔声实验和实车降噪测试进一步预估了超材料对低频噪声的衰减能力。研究结果表明:子单胞间的多态反共振协同模式能调制超单胞处于连续的动态平衡状态,促使低频入射与反射声波相互抵消,从而改善了隔声带宽和隔声量;所设计的超材料可使车内1 kHz以下的发动机噪声平均衰减达3 dB(A),为低频宽带隔声材料的设计提供了一种新的思路,在控制低频噪声方面具有潜在的工程化应用前景。     

多层板的隔声特性研究

应用转移矩阵的方法，就平面声波垂直入射的情况，对具有周期结构的无限大多层板的隔声特性进行了理论分析，并对结构不同的多层板的隔声特性进行了数值模拟．理论分析和数值模拟表明：与通常隔声用的单层或双层板相比，在保持面密度不变的条件下，采用多层板结构能够在某些频段使隔声性能有明显改善，尤其体现在中高频段，但低频隔声效果稍有减弱．另外，适当调节多层板的厚度和板间的距离，可以实现对不同频段的隔声效果有所侧重．采用分区域等厚度的多层板，即采用厚、薄板相结合的复合结构，可以兼顾低频隔声性能，同时提高多层板的中高频隔声效果．在隔声结构的总体面密度和板的空间分布保持不变的情况下，换用同类的不同隔声材料对隔声特性没有明显改变，但可以适当改变隔声结构的强度．在隔声结构的设计过程中，针对不同的噪声频谱，可以采用中介绍的方法来构造相应的多层板结构，达到特定的隔声要求．研究结果对轻薄隔声结构的设计具有一定指导意义．     

传输矩阵法研究薄膜体声波谐振器

薄膜体声波谐振器(FBAR)以其工作频率高、体积小、便于集成和低插损等优良特性而得到广泛应用,对薄膜体声波器件理论设计与优化的研究成为研究热点.本文引入传输矩阵法研究薄膜体声波谐振器,利用该方法推导薄膜体声波谐振器的输入阻抗公式,并利用该公式研究了Al/AlN/Al结构的FBAR的谐振频率、有效机电耦合系数和谐振品质因数.结果证明,该阻抗公式可有效的用来设计或评价FBAR的谐振频率、有效机电耦合系数和谐振品质因数等重要参数.     

低频激励的煤体瓦斯解吸试验

针对一些地区煤矿瓦斯赋存浓度高,不能采用外加电磁场的方式促进瓦斯的解吸问题.利用自制的低频激励瓦斯解吸及测量装置,设置了3组实验,通过测量不同情况下煤样罐中瓦斯的解吸量,研究低频振动和声波(统称为低频激励)对瓦斯解吸的综合影响.结果表明:低频激励条件下瓦斯解吸量是自然条件下的2倍左右,施加频率为70~120 Hz,激励的煤样罐比其他煤样罐中每100 g煤样剩余瓦斯量少.试验结果证明了低频激励可以加快瓦斯解吸速率,加深瓦斯解吸程度.激励的频率在70~120 Hz变化时,由于达到了瓦斯附着的本振频率而使瓦斯解吸程度加深.另外试验还间接证明了声波对瓦斯解吸有积极的作用.     

嵌入圆环结构薄膜材料的声传输特征及应用

针对嵌入圆环结构薄膜材料基本单元,基于声传输特性以及带隙构成特点,研究了该结构在低频范围内的减振效果。研究了基本单元的隔声频响和带隙,分析了其圆环大小、高度、厚度等参数对隔声频响的影响规律。结果表明:随圆环大小而改变的隔声曲线交错较好;随圆环高度增加,隔声曲线各阶波峰对应频率都向低频方向偏移;随圆环厚度增加,隔声曲线各阶波峰对应频率都向高频方向偏移。将两个大小不同的圆环叠加,在低频范围内隔声范围线性叠加,隔声范围增加。     

阵列声波接收换能器的隔声及防震设计

随着多极子阵列声波测井仪在各油田的广泛应用,阵列声波测井仪器在设计时不但要考虑机械结构的稳定性,更要考虑声波的隔声效果,避免声波沿着机体及个连接部分传播.用一维声波传播模型给出了一种隔声设计方法,对接收换能器阵列整体隔声以及各个换能器之间的隔声特征进行了分析,给出了隔声效果比较好的设计.     

利用双层墙构造减弱吻合效应影响的方法

双层墙以其良好的隔声效果被广泛应用于各类建筑围护结构,但这种构造存在由于吻合效应叠加而降低墙体在某些频率范围隔声性能的现象.为了避免这种吻合效应叠加现象,文中应用统计能量分析(简称SEA)理论对具体双层墙构造的隔声规律进行预测与分析,由此提出减弱此类墙体结构吻合效应的构造方法,即通过改变双层墙的材料层次序、密度和厚度来减弱吻合效应对隔声的影响.研究结果表明:利用向声源薄板的双层墙构造能够有效地减弱吻合效应叠加对隔声性能的影响;采用不同密度和厚度轻质墙体的双层墙可大幅度降低甚至消除低频和高频吻合效应.     

双层墙对不同频率声音的隔声性能分析

利用整体振动模型,从理论上推导了双层墙的隔声量表达式,分析了在不同频率下的隔声效果,并且提出了与隔声相关的共振频率、吻合临界频率参量.分析发现,只有入射声波频率大于双层墙共振频率情况下才具有隔声的优越性,这为隔音双层墙的设计提供了理论基础.     

中国隔声玻璃研究进展

综述了室内噪声的特点和隔声基本理论,并结合国内学术研究成果分析讨论了现有不同玻璃产品(单层玻璃、中空玻璃、夹层复合玻璃和真空玻璃)的隔声特性与相关专利的效果;进一步从材料阻尼特征和声音能量的角度,引出和讨论了材料阻尼性和声学参数(隔声量、吸声系数和声损耗系数)的关联性问题;最后,对中低频噪声隔声玻璃的发展前景进行了展望。     

飞机座舱声学控制方法报告

该研究围绕大型客机气动噪声抑制,探索机舱蒙皮外进行湍流附面层抽吸的机制、以达到降低振源的目的。通过气动噪声舱内传递机理及其控制方法研究,揭示湍流边界层、随机声场、多孔轻质材料内声波耗散、结构振动以及辐射声场之间的耦合作用规律,发展适应未来大型客机舱室安静性环境要求的中低频吸隔声材料和结构,形成典型舱室结构声学材料与结构优化的理论方法,提出舱内噪声控制方法并实验验证,为我国自主研制民用大型客机舱室安静性设计提供理论依据。主要研究内容:探索有限重量和空间等环境约束下提高中低频吸隔声性能的新机理、新途径和新方法,研究湍流边界层、随机声场、多孔轻质材料内声波耗散、结构振动以及辐射声场之间的耦合作用规律和实验验证方法,发展适应未来大型客机舱室安静性环境要求的轻质多孔吸声材料、粘弹性抑振材料和智能吸隔声材料和结构。(1)利用CFD方法建立附面层抽吸理论模型。拟采用CFD与声振动问题联合求解。为减小穿孔板重量,必须考虑其诱发振动的可能性。(2)流体诱发振动和舱内噪声辐射的参数研究。这一部分的研究工作与发动机内的声处理将直接相关。(3)轻质多孔吸声材料研究。开展多孔材料在构型、力学、声学性质方面的表征180科技资讯SCIENCETECHNOLOGY INFORMATION及优化,材料非线性性质以及非线性声场中的响应研究。(4)中低频粘弹性抑振材料和结构研究,结合典型舱室结构,研究粘弹性材料和弹性连接件应用的优化方法。(5)低频智能吸隔声结构研究。围绕舱室的低频噪声控制,研究应用主动或半主动方法提高典型结构低频隔声性能,探索主动或半主动控制单元与传统轻质多孔吸声材料和弹性连接件复合工作的理论和实验方法。(6)大型客机典型结构在随机声场和湍流边界层激励下的辐射噪声的理论、数值和实验方法研究。     

基于磁流变液的共振腔周期结构吸声特性研究

以实现低频可变频噪声控制为目标,研究了声波在填充磁流变液的共振腔周期结构中的传播特性。首先利用Biot理论和声电类比法建立了声波在该结构中传播的理论模型,计算声波传播的传递损失;然后通过COMSOL有限元仿真验证了传递损失曲线的正确性;最后通过数学模型求解并分析了外加磁场对改变结构参数调节吸声工作频率的影响。外加磁场强度增加时,共振腔周期结构的带隙中心频率向高频移动,变频范围为394 Hz;最小传递损失峰值为28.56 dB;腔体体积、颈部长度减小,颈部截面积增大使带隙中心频率向高频移动。该结构低频吸声效果良好,外加磁场对该结构有良好的变频调控作用,随着外加磁场强度增加,结构参数变化产生的变频效果略有增加。     

声学黑洞轻质超结构的低频宽带高效隔声机理及实验研究

针对低频声波在传播过程中穿透力强、难衰减这一问题,研究了一种新型声学黑洞超结构,结合了声学黑洞和声学超结构的优点,通过改变曲面形状实现了低频宽带高效隔声。在一块10 mm厚薄板上,以阵列形式嵌入多个声学黑洞单元,完成声学黑洞既轻且薄的超结构设计。将设计好的声学黑洞超结构用3D打印技术制作出来,通过驻波管实验对声学黑洞超结构隔声特性进行验证。分析实验数据得到,声学黑洞超结构在50～1 600 Hz的频带上平均隔声量可以达到将近30 dB,并且在100～600 Hz频段内平均隔声量高达40 dB。研究了当声学黑洞单元几何形状幂函数的幂指数发生变化时,声学黑洞超结构隔声量的变化。因为设计好的声学黑洞超结构对加工工艺要求较高,在实际的工程应用中并不方便,所以最后还设计了一款方便实际工程应用的声学黑洞超结构,进行了实验验证,并分析了参数变化时对此结构隔声量的影响。研究的声学黑洞轻质超结构在航天航空、汽车、舰船等需要小尺寸结构实现低频大宽带降噪情况下有潜在的应用前景。     

夹芯厚度与真空度对蜂窝夹层隔声特性的影响

研究了蜂窝夹层结构在不同夹芯厚度和空腔真空度下的隔声特性.就平面声波垂直入射的情况,对蜂窝夹层结构的隔声特性进行了理论分析,并采用有限元软件,对不同夹芯厚度与空腔真空度下的结构隔声特性进行了数值模拟.结果表明:提高蜂窝夹层结构中夹芯厚度与空腔真空度,能够有效改善蜂窝夹层结构在不同频段内的隔声性能,尤其体现在中高频段.在蜂窝夹层用于隔声结构设计与使用过程中,针对不同的噪声频谱需求,采用有限元计算的方法选择蜂窝夹层结构的夹芯厚度与空腔真空度,可以达到所需的隔声要求.研究结果对轻薄隔声结构的设计具有一定的指导意义.