International Journal of Mechanical Sciences| 带局部谐振器的压电材料可调水下吸声

文摘   2024-11-18 12:00   江苏  


近年来,压电复合材料由于其对调谐参数的适应性,在水下消声涂层设计中得到了广泛的应用。但也存在一些缺点,如耗散机制单一、带宽窄、低频吸声差等。本工作提出了一种将压电复合材料与局部共振单元相结合的声复合结构,通过压电耗能机制与局部共振机制的耦合效应,有效增强了结构的吸声性能。与传统声学结构相比,本文提出的声学复合结构不仅具有较强的低频吸声效果,而且通过连接分流阻尼电路丰富了中高频吸声模式。在此基础上,进一步研究了压电参数和谐振腔形态特性对结构吸声性能的影响,结果表明所设计的结构具有吸声性能可调的特点。此外,还对影响结构吸声性能的关键因素进行了优化,以获得更好的宽带吸声性能。本研究为研制低频宽带可调水下吸声涂料提供了有价值的思路。

在本研究中,我们提出了一种声吸收可调的水下消声涂层的设计概念,将压电能量耗散机制与局部共振机制相结合,解决了水下消声涂层低频吸收与中高频吸收难以协调的瓶颈问题。首先,利用Yamada模型获得0-3级PCM的等效参数,并将等效参数应用于所建立的声学模型,系统地考察了PCM- lru的可调吸声性能。数值模拟还研究了谐振器类型、分流电路参数和压电陶瓷体积分数对PCM-LRU声学性能的影响。此外,仿真研究了谐振腔尺寸和类型、分流电路参数和压电陶瓷体积分数对PCM-LRU声学性能的影响。研究结果表明,与传统声结构相比,PCM-LRU不仅具有较强的低频吸声效果,而且通过连接并联阻尼电路丰富了中高频吸声模式。此外,为了提高结构的吸声性能,进一步优化了分流电路参数。优化后,在所研究的频率范围内吸声效果显著提高。总之,这项工作为水声结构的广泛应用提供了有希望的新概念。





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