![]()
通过具有深亚波长厚度的结构的声完全吸收是研究和工程中不断关注的问题。本文对嵌入孔的亥姆霍兹谐振腔声学系统进行了分析和实验研究。嵌入孔的策略大大提高了系统阻抗的控制能力。在倒置结构的基础上，通过厚度仅为工作波长的1/50的设计，实现了完全吸收（实验中达到0.999）。此外，在保持完美的吸收性能和恒定的外部形状的同时，可以实现可调谐的谐振频率（137-300 Hz）和可调谐的吸收频率带宽（22%-46%）。在对厚度为恒定的理想吸波进行调谐时，通过实验揭示了守恒系数，并对守恒系数进行了解析验证，从而指导了吸波的设计和调谐。此外，所提出的设计的不同特征进行了评估和验证，并与相关结构的特征进行了比较，即具有卷曲背腔的超表面。研究结果可能有助于设计高效、薄且可调谐的吸声器。![]()
螺旋超表面的原理图，由带开口（面积50）的前面板（半径a mm，厚度b mm）、背板（厚度b）和共面线圈通道（长L，宽w，高h）组成。为保证开口和通道的截面相同，50等于w h。结构的外部（左）和内部（右）如图所示。为便于分析，红线划定的区域用厚板隔开。
![]()
(a)螺旋超表面的吸收谱随高度h和频率f的函数，分别为L=614 mm、w=10 mm、h=24 mm、a=50 mm和b=1 mm。(b)超表面对应的理论（线）和实验（点）吸收系数a，其参数为(a)中的五角星，吸收带宽Dfr/fr为8.2%。
![]()
![]()
![]()
复现结果
在上述螺旋超表面理论的指导下，我们通过改变通道的高度h和目标频率f来寻求完美的吸收。实际的螺旋超表面示意图如图7所示。根据Eq. （A20）和Eq.(1)计算的声吸收谱，可以计算出在f=137.5 Hz， h=24 mm处达到总吸收[图8(a)]。通道长度L通过关系式L = k/4控制谐振频率，其中k为目标波长。为了验证上述理论分析，我们制作了样品并使用B&k ær 4206T阻抗管进行了实验。如图8(b)所示，完全吸收发生在f=137.5 Hz，厚度约为k/96。吸收带宽为8.2%，验证了上述理论模型的正确性。结果表明，螺旋结构与1号试样的共振频率基本一致。对比两种理想吸收体，可以看出螺旋超表面更薄，但吸收带宽更窄。它的厚度大约是样品1的一半，但它的吸收带宽少了三分之二，说明了在厚度和带宽方面的权衡。其他因素与螺旋超表面的可调性有关的是，首先，螺旋超表面的吸收性能取决于其厚度，因此，如果厚度是预先设定的，从根本上说，它不容易被调谐为完美的吸收体。其次，谐振频率被限制在四分之一波长，因此当我们设计螺旋超表面以实现目标频率的完美吸收时，其通道长度无法根据其他要求进行调谐。这可能会给实际应用带来障碍。综上所述，基于基本不同的方法的两种类型的吸收器都可以使用超薄结构实现完美的吸收。螺旋超表面似乎在厚度方面具有优势，而HREAs在可调性方面更加灵活。声学案例汇总超链接： 声学专辑
流热固案例汇总超链接： 流热固选耦
- 有需要源文件和定制讲解视频的可以与我们联系，优惠不断。
【免责声明】本文中的部分图片和文字信息来自文献或网络，版权归原作者所有。本文对发表的观点和分析保持中立，如果您认为文中信息来源或者分析观点有误，又或者涉及版权、隐私等问题，请及时私信联系，本公众号将立即删除修改。
