掠过流作用下致密衬垫的宽带低频吸声特性

文摘   2024-10-03 12:00   安徽  
  • 参考文献:Li Y, Choy Y S. Broadband and low-frequency sound absorption of compact meta-liner under grazing flow[J]. Applied Acoustics, 2024, 224: 110146.

  • 期刊等级:中科院2区

  • 第一作者单位:香港特别行政区 香港理工大学 机械工程系

设计在掠流条件下具有宽带声衰减的高效声学衬垫是一个具有挑战性的课题,因为它们在实际流动条件下的工作性能通常与许多理论模型存在差异,并且难以准确预测。本文提出了一种在放牧流作用下具有低频宽带降噪功能的紧凑型元衬里。它包括一系列带有c形外壳(cse)和嵌入式微孔板(mpp)的设计吸收器。分别建立了理论模型和数值模型,对设计的吸声器的单、并联结构吸声性能进行了评价。在此基础上,采用有限元方法对衬垫在掠流作用下的声学性能进行了研究,并进行了实验验证。该meta-liner的结构厚度仅为30.5 mm,在400-1400 Hz无流频率范围内的平均传输损耗为10.2 dB。更重要的是,通过利用MPP的声阻抗模型,结合流动和浅腔效应,可以准确预测和控制meta-liner的传输损耗(TL),使其在0 ~ 30 m/s的流速范围内保持较高水平。预测结果与实验数据吻合较好。通过合理设计MPP的射孔性能,可以保持甚至增强TL波谷的流动效应。我们的研究结果为航空噪声控制工程中超材料的设计提供了新的见解,并可能促进用于气流应用的超衬垫的发展。

提出了一种在放牧流作用下具有低频宽频带降噪的紧凑型元衬板。它由一系列带有CSEs和嵌入式mpp的设计吸收器组成。分别建立了理论模型和数值模型,对所设计的单、并联结构吸声性能进行了评价。此外,利用CFD技术可以更好地了解流动通过所提出的紧凑结构时的流体动力学。在此基础上,采用有限元方法对衬垫在掠流作用下的声学性能进行了研究,并进行了实验验证。结果表明:
(1)采用窄通道和长通道设计的CSEs和MPPs吸收体在深亚波长范围内具有良好的吸收能力。可以修改MPP的方向和长度以实现宽带吸声。此外,提出了一种平行吸收器(包括2- CSE吸收器和MPPA)的配置,它不仅保持了传统MPPA的近似吸收,而且同时实现了不低于0.5的更宽的吸收带(380-1400 Hz)。

    (2)孔附近的流动模式和涡度分布表明,利用MPP而不是在meta-liner表面上的大孔可以有效地阻止流体进入所提出的结构,从而最大限度地减少了流动对meta-liner内部部件声阻抗的影响。因此,流动对内部构件的影响可以忽略不计。通过将考虑流动和浅腔效应的MPP阻抗模型施加到表面MPP上,可以很好地预测meta-liner的声学性能。

    (3)构造厚度仅为30.5 mm,在400 ~ 1400 Hz无流动频率范围内平均TL为10.2 dB。更重要的是,可以准确地预测和控制metaliner的TL,以保持在0到30米/秒的流速范围内的高水平。预测结果与实验数据吻合较好。

    (4)在低流速下,流动对meta-liner的影响较小,而在中高流速下,流动对meta-liner的影响显著。特别是当流速为20 m/s时,第一个TL峰减小,其他峰增大。这与不稳定剪切层与入射声的相互作用有关,对MPP的阻力产生正阻力(<700 Hz)和负阻力(>700 Hz)。预测和实验结果表明,通过合理设计MPP的射孔性能,可以保持甚至增强TL波峰和波谷的流动效应。这些发现为航空噪声控制工程中超材料的设计提供了新的见解,并可能促进用于气流应用的超衬垫的发展。

【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。有关论文的更多信息请点击左下角阅读原文

SCI仿真工作室
主要涉及声学,流体力学,传热学,结构力学等方向的技术知识,每日分享声-流-热-固相关前沿文献解读。并不定时更新Comsol、Ansys、Fluent等软件仿真案例
 最新文章