Page 81 - 应用声学2019年第2期

第 38 卷 第 2 期 邢拓等： 膨胀腔类超材料的传递损失 227

T10 -6 T10 -5 T10 -6
2.0 1.8
1.8 6 1.6
1.6 5 1.4
1.4 1.2
1.2 ͯረ/mm 4 ͯረ/mm 1.0 ͯረ/mm
1.0 3 0.8
0.8
0.6 2 0.6
0.4 0.4
1
0.2 0.2
(a) 0 (b) 942 Hz(b) 942 Hz 0 (c) 1166 Hz(c) 1166 Hz 0
(a) 700 Hz 700 Hz
图 7 膨胀腔位移
Fig. 7 Displacement of the expansion chamber

如图7 所示。从图 6可知，声波在700 Hz和1166 Hz 结构，特别是对于强声固耦合作用的引入，如：弹性
处，表现出了明显的反射现象；声波在 942 Hz 处完 板或者膜类结构，从而突破刚性结构的设计频段范
全透射过结构，传递损失为零。同时，声波在700 Hz 围，实现更低频隔声效果。
和 1166 Hz 处反射现象所产生的驻波位置并不相 通过改变原薄壁膨胀腔的内径尺寸，研究其声
同，其中 1166 Hz 处的反射声波所形成的驻波在管 固耦合对结构的传递损失影响，其结果如图 9 所示。
口处。从图 7 可知，结构在 942 Hz 处的最大位移达 分别选择了内径为 120 mm 和 90 mm 的膨胀腔结
到了约 7 × 10 −5 mm，而结构在峰值处的最大位移 构进行声固耦合分析和单声场分析。结果表明：当
达到了约 2 × 10 −6 mm，说明结构在谷值处与声波 膨胀腔内径为 120 mm 时，结构的声固耦合对传递
发生完全共振，结构作为媒介传递了声波能量。同 损失影响较大；当膨胀腔内径为 90 mm 时，结构的
时在 700 Hz 处的位移方式与另外两个频率下的位 声固耦合对传递损失影响较小。在不考虑声固耦合
移方式不同。 影响时，120 mm 内径的膨胀腔的传递损失峰值在
1370 Hz；当考虑声固耦合影响时，其传递损失的峰
3.2 讨论 值分别在 1211 Hz 和 1670 Hz，两者传递损失峰值

膨胀腔的侧壁厚度变化对传递损失的影响如 的出现位置差别明显。在不考虑声固耦合影响时，
图 8 所示，通过增加其侧壁厚度可以有效减小声固 90 mm 内径的膨胀腔的传递损失峰值在 2149 Hz；
耦合现象对传递损失的影响。随着侧壁厚度的增 当考虑时，其传递损失的峰值为 2113 Hz，两者差
加，传递损失的第一、第二峰值向高频移动。当壁厚 别较小。因此缩减内径可以减小声固耦合对传递损
达到 6 mm 时，传递损失的第一峰值所对应频率与 失的影响。但一般声学超材料结构是针对低频噪声
设计结果的第一峰值所对应频率基本一致。另一方 源，缩减内径会导致结构的隔声峰值向中高频移动，
面，声固耦合现象也可以被设计作为一种低频隔声 所以该策略的使用需要权衡考虑。

60
ΟܞԒ 2 mm
50 ΟܞԒ 3 mm
ΟܞԒ 4 mm
40 ΟܞԒ 6 mm
TL/dB 30

20
10
0
200 400 600 800 1000 1200 1400 1600
ᮠဋ/Hz

图 8 不同侧壁厚度对传递损失的影响
Fig. 8 Influence of sidewall thickness on TL