Page 82 - 应用声学2019年第2期

228 2019 年 3 月

60
90 mmЯय़௄ᏹՌ
90 mmЯय़ܦڍᏹՌ
50
120 mmЯय़௄ᏹՌ
120 mmЯय़ܦڍᏹՌ
40
TL/dB 30

20
10
0
500 1000 1500 2000 2500 3000
ᮠဋ/Hz

图 9 不同内径对传递损失的影响
Fig. 9 Influence of inner diameter on TL

60

60 ళᏦᘽܦڍᏹՌ
50 55 ᨡ۳ెܦڍᏹՌ
50 ᨸ۳ెܦڍᏹՌ
45
40 40
35
TL/dB 30 30
950 960 970 980 990 1000 1010 1020 1030
20

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

图 10 不同材料对传递损失的影响
Fig. 10 Influence of materials on TL

另一方面，改变膨胀腔的加工材料也可以减弱 损失与设计结果完全吻合；采用声-结构耦合仿真计
声固耦合对其传递损失的影响，其结果如图 10 所 算方法得到的传递损失与未加厚膨胀腔消声器的
示。选择与原薄壁膨胀腔相同的结构尺寸，分别选 实验结果基本吻合；采用增加壁厚、缩小内径或选
择铁和铝作为 3D 打印基材，分析其声固耦合对传 择金属材料的方式，都能使得声固耦合对传递损失
递损失的影响。结果表明：当铝和铁作为基材时，声 的影响减弱。以上结果说明，当刚度较小或者面积
固耦合对结构传递损失的影响较小。在大部分工业 较大时，对超材料结构进行声固耦合分析是完全必
使用场合选择这两种金属基材时，该尺寸下结构的 要的。
声固耦合基本可以忽略不计。同时也表明，材料的
刚度越大，声固耦合对结构的影响越小。 参 考 文 献

4 结论 [1] Ma G C, Yang M, Xiao S W, et al. Acoustic metasurface
with hybrid resonances[J]. Nature Materials, 2014, 13(9):
膨胀腔类超材料结构的声固耦合现象广泛存 873–878.
[2] Li Y, Qi S B, Assouar M B. Theory of metascreen-based
在，采用有限元计算结合阻抗管实验的方法，得到了 acoustic passive phased array[J]. New Journal of Physics,
其传递损失，分析了该现象对传递损失的影响。研 2016, 18(4): 043024.
究结果表明：2 mm 厚 3D打印膨胀腔结构存在明显 [3] Cheng Y, Zhou C, Yuan B G, et al. Ultra-sparse metasur-
face for high reflection of low-frequency sound based on ar-
的声固耦合现象，增加结构厚度后，声固耦合对其传
tificial Mie resonances[J]. Nature Materials, 2015, 14(10):
递损失的影响减弱；通过增加膨胀腔的壁厚，其传递 1013–1019.