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82 2019 年 1 月

气层耦合；结构 UB 是指多孔材料左侧与薄膜通过 结构的吸声系数曲线，可以发现当声波入射到复合
空气层耦合，右侧与刚性壁面结合；结构BB 是指多 结构时，如果在多孔材料前面添加空气层可以改善
孔材料左侧与薄膜、右侧与刚性壁面固定。 复合结构在高频部分的吸声特性，但在低频部分会
有所损失。从全频段上综合来看，UU结构可以获得
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较宽的吸声频率范围。比较图 9 中 BB、BU 结构的
吸声系数，可以发现在多孔材料后面增加一层空气
介质时，BB 结构的吸声系数曲线的波峰会向低频
段移动。采用BU结构，可以改善 1000 Hz以下低频
范围的吸声系数。在整个频率范围内，BB 和 BU 结
构的吸声系数最大值达到0.9，获得了一个较好的吸
(a) UU (b) BU (c) UB (d) BB 声特性。

图 8 多孔材料不同布局分层复合介质结构 3.3 薄膜不同面密度对吸声系数的影响
Fig. 8 Porous materials with different layout lay-
选择多孔材料两侧分别与薄膜固定，即 BB 这
ered composite media structure
种结构布局，保持其他的参数不变，仅改变薄膜的面
本节主要分析平面波斜入射到复合板表面， 密度，计算声波斜入射到 BB 结构表面时的吸声系
三聚氰胺泡沫分别呈现不同布局时的吸声特性。 数。结构中的薄膜面密度分别取四个值进行讨论：
四种结构中每层薄膜厚度均为 L = 1 mm，薄膜 (1) m s = 0.005 kg/m ，(2) m s = 0.05 kg/m ，(3)
2
2
2
面密度为 m s = 0.005 kg/m 。三聚氰胺泡沫的 m s = 0.15 kg/m ，(4) m s = 0.25 kg/m 。
2
2
厚度为 l p = 25 mm，结构 BU、UB 中空气层的 图 10 显示了在 BB 布局下，薄膜取不同面密度
厚度为 l a = 2 mm，结构 UU 中空气层的厚度为 时对双层板结构的吸声系数的影响。从图 10 中可
l a1 = l a2 = 1 mm，三聚氰胺参数参考表1。 以看出，随着薄膜面密度的增加，吸声曲线第一个波
图9对比了BB、BU、UB、UU结构吸声系数，可 峰会向低频移动，但其所达到的吸声系数最大值都
以发现 UB 和 UU 两种结构的吸声特性曲线基本吻 为 0.9 左右，可以改善低频段的吸声系数，而第一个
合，UB 结构在 500 Hz 以下的吸声系数会高于 UU 波谷的吸声系数就会明显下降。在高频部分，吸声
结构，在 1000 Hz∼2300 Hz 的吸声系数低于 UU 结 系数会随着面密度的增加而下降。所以降低薄膜的
构。在高频段，UB 和 UU 两种结构的吸声系数曲 面密度，虽然会导致低频端吸声系数减小，但在其他
线都比较平滑，趋于恒定值 0.8 左右。对比这四种 频段会有一个非常大的提升。

1.0 1.0
m s=0.005
0.9 0.9 m s =0.05
0.8 0.8 m s=0.15
m s =0.25
௄᜻К࠱ծܦጇ஝ 0.6 ௄᜻К࠱ծܦጇ஝ 0.6
0.7
0.7
0.5
0.5
0.4
0.4
0.3
BU
0.2
0.2 BB 0.3
UB
0.1 UU 0.1
0 0
1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0
ᮠဋ/kHz ᮠဋ/kHz
图 9 不同布局对分层复合结构吸声系数影响 图 10 薄膜面密度对无规入射吸声系数影响
Fig. 9 Effect of different layout on sound absorp- Fig. 10 Effect of film surface density on random
tion coefficient of layered composite structure incident sound absorption coefficient