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第 38 卷 第 1 期 王兴国等： 径向声子晶体隔声特性 123

40 40

20 20
TL/dB 0 TL/dB 0

-20 -20

-40 -40
0 10 20 30 40 50 60 70 0 10 20 30 40 50 60 70
ᮠဋ/kHz ᮠဋ/kHz
(a) d=0.16 m (b) d=0.20 m
40 40

20 20
TL/dB 0 TL/dB 0

-20 -20

-40 -40
0 10 20 30 40 50 60 70 0 10 20 30 40 50 60 70
ᮠဋ/kHz ᮠဋ/kHz
(c) d=0.24 m (d) d=0.28 m
图 2 声波在不同厚度钢质柱壳中传播时隔声量频响曲线
Fig. 2 The sound insulation frequency response curve when acoustic waves propagate in steel shells
with different thicknesses
曲线节点对应频率时，声波得到了一定程度上的抑 度，而壳体厚度控制着包络线的数目。
制；相反，当入射声波频率接近共振峰对应频率时， 对于声腔尺寸的增大意味着波阵面的扩大，文
该结构显然并没有起到隔声的效果。此外，由于声 献 [7] 已经证明了波阵面对近场波的作用较为明显，

波多重反射的相干性，四条曲线表现出一定的周期 而对远场波的影响较小，所以单材质柱壳会表现出
性，其随着柱壳厚度 d 的增加，周期数目增多，周期 随着声腔尺寸的增大，低频声波的衰减逐渐越小，而
变小。 高频声波的衰减量几乎没有变化这一现象。
纵观全图，就隔声效果而言，随着 d 的增加， 2.1.3 结构材料
TL 曲线的数值并没有显著变化，在低频范围内
由隔声质量作用定律可知，结构材料特性阻抗
(0.1 kHz∼2 kHz)TL 的值有略微增加，而在高频处
的不同，将导致不同材质壳体的隔声性能也不相
TL的最大值稳定在30 dB左右，显然单纯地增加柱
同。图 4 给出了同一厚度 (d = 0.16 m) 和声腔尺寸
壳厚度能够对低频声波进一步产生一定程度的抑
(r 0 = 0.2 m) 下，不同材质柱壳隔声量的频响曲线
制作用。
图。明显可以发现，除部分共振峰位置外，单质柱壳
2.1.2 声腔尺寸(r 0 ) 表现出特性阻抗越大，隔声能力越强。

将柱壳厚度统一设定为 0.16 m，分别对声腔尺 2.2 径向声子晶体柱壳的隔声特性分析
寸为 0.2 m、0.5 m、1.0 m 和 2.0 m 的四种钢质柱壳 针对由钢 (A)、硬橡胶 (B) 两种材料组成的径
进行数值计算，相应的隔声量频响曲线如图 3 所示。 向声子晶体柱壳进行隔声特性分析，组元及声腔的
对比图 3可以发现，随着声腔尺寸的扩大，隔声量频 结构尺寸参数如表 2 所示。为了能够说明问题同时
响曲线的包络线周期数目是不变的，但其峰谷数目 便于和单质柱壳隔声能力进行对比，此处，我们针对
增多。这表明声腔尺寸影响峰谷的位置以及疏密程 四周期的径向声子晶体柱壳模型进行分析。