Composite Structures 高声压级分层蜂窝芯微穿孔夹层板宽带声音吸收

文摘   2024-12-20 12:00   江苏  

本文研究了高声压级(SPL)对分层蜂窝芯微穿孔夹层板吸声的影响。基于微穿孔板的非线性吸声理论,建立了理论模型来研究结构在高SPLs的吸收性能,并通过数值模拟进行了验证。结果表明,在高SPL条件下,结构的抗声性大大提高,结构的声电抗略有下降,导致吸收峰值减小,结构峰值频率增大。高SPLs可以极大地增强空气颗粒在微穿孔周围的运动,导致涡旋的产生和穿孔孔末端脱落。为了提高结构在高SPLs的吸收性能,在吸收器的设计中引入了优化算法。结果表明,大穿孔孔和深度空气腔设计的结构在低SPL和高SPLs下都能获得良好的宽带吸收性能。还进行了实验测试以验证结构的宽带吸收潜力。这项工作为在高声压级条件下声音吸收结构的设计和优化提供了指导。


在这项工作中,从理论上、数值和实验上研究了具有高声压级(SPLs)的分层蜂窝芯的微穿孔夹层板的吸声性能。建立了基于微穿孔面板(MPP)理论和阻抗传递理论的理论模型,该模型考虑了高SPLs条件下时间和空间的空气密度变化的数值模型得到了很好的验证。通过分析60 dB和120 dB结构的抗声和声电抗的变化,研究了高SPLs对吸收结构声音吸收的影响。通过研究不同SPLs结构中粒子振动速度的分布,研究了高SPL对声场的影响和潜在的声音吸收机制。此外,利用所建立的理论模型和优化算法,提出了具有优化几何参数的分层蜂窝芯微穿孔夹层板,在低SPL和高SPLs条件下具有良好的宽带吸收性能。这项工作的主要结论如下:

(1) 高 SPL 极大地影响了吸收结构的吸声。在高SPLs下,随着吸收峰的减小和峰值频率向高频移动,该结构的整体吸声性能减弱。吸收与频率曲线变得更平坦,显示出更宽的半吸收带。随着SPL的进一步增加,吸收性能的恶化变得更加严重。

(2) SPL的增加可以极大地提高抗声能力,略微降低所提出的吸收结构的声电抗,导致结构和空气之间的阻抗不匹配。

(3)在高SPL、压力水平、微穿孔孔内和周围空气颗粒的振动加剧,导致能量损失过大,破坏吸收系统能量损失与泄漏之间的平衡。

(4)适当增加微穿孔的直径和空气腔的高度可以减少高SPLs对结构吸声性能的影响。在120 dB的860 Hz-2000 Hz范围内,优化后的结构在860 Hz-2000 Hz范围内,在范围690 Hz-2000 Hz在60 dB时,在高声压和低声压水平下具有良好的吸声性能。




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