Page 56 - 《应用声学》2019年第6期

958 2019 年 11 月

1.0 系数仿真结果在共振频率上普遍低于相应的试验
௄ጜ፥
3 ಪጜ፥ 结果，而在1000 Hz以上则普遍略高于试验结果。这
0.8
7 ಪጜ፥
11ಪጜ፥ 些仿真结果和试验结果之间的差异可能由以下原
ծܦጇ஝ α 0.4 因引起：(1) 如 1.1 节所述，本文的有限元仿真模型
0.6
中，仅考虑穿入的金属纤维的空间占位和纤维边界
0.2
的黏滞效应，金属纤维在流体中的振动、金属纤维与
0 周围声场的声能热能交换均未考虑，而这些被有限
200 400 600 800 1000 1200 1400 1600
ᮠဋ/Hz 元模型忽略的因素都可能引起有限元仿真的误差；
图 8 典型微穿孔板与穿纤维微穿孔板吸声系数的 (2) 对比图 1 和图 6 发现，试验样品中的金属纤维是
仿真结果 连续穿入的，因此在微孔两端存在横向的金属纤维，
Fig. 8 Simulation results of the sound absorption
这些横向的金属纤维会影响入射声场的变化，也会
coefficients of the classic MPP and the MPP with
产生微孔表面的黏滞效应，而这些都未在有限元模
copper fibers
型中体现，因此可能造成了误差。综上所述，尽管有
1.0
௄ጜ፥ 限元仿真中忽略了一些因素造成了一定的误差，有
3 ಪጜ፥
0.8
7 ಪጜ፥ 限元仿真可以有效模拟穿入纤维前后微穿孔板的
11ಪጜ፥ 声学特性，为穿纤维微穿孔板的声学性能研究提供
ծܦጇ஝ α 0.4 了便利和新的研究方法，值得继续研究。
0.6

3.2 穿入纤维对微穿孔板声阻抗的影响
0.2
0 如 3.1 节所述，图 8 中的吸声系数仿真结果显
200 400 600 800 1000 1200 1400 1600
ᮠဋ/Hz 示，随着穿入纤维数量的增加，吸声系数的峰值降
图 9 典型微穿孔板与穿纤维微穿孔板吸声系数的 低，吸声系数峰值出现的频率向低频移动，而图 9 的
试验结果 试验结果证明了这一趋势实际存在。由于仿真和试
Fig. 9 Experimental results of the sound absorp- 验中均使用相同的微穿孔板，可以认为穿入的纤维
tion coefficients of the classic MPP and the MPP
是引起这一趋势变化的唯一因素。因此可以推测，
with copper fibers
穿入金属纤维导致微孔内的黏滞效应增加，声阻增
1.0 加，而高声阻会引起吸声系数的降低 [13] 。
௄ጜ፥
0.8 3 ಪጜ፥ 图 11 是典型微穿孔板与穿纤维微穿孔板声阻
7 ಪጜ፥ 的仿真结果。由图 11 可以看出，随着穿入纤维数量
11ಪጜ፥
ծܦጇ஝ α 0.6
0.4
12
௄ጜ፥
0.2 10 3 ಪጜ፥
7 ಪጜ፥
11ಪጜ፥
0 8
200 400 600 800 1000 1200 1400 1600
ᮠဋ/Hz ܦ᫾͌ᄾ 6
图 10 典型微穿孔板与穿纤维微穿孔板吸声系数的 4
理论结果，使用等效孔径和等效穿孔率 2
Fig. 10 Analytical results of the sound absorption
0
coefficients of the classic MPP and the MPP with 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600
ᮠဋ/Hz
copper fibers, using the equivalent diameter and
图 11 典型微穿孔板与穿纤维微穿孔板有限元仿真
the equivalent perforation ratio
的声阻
对比图 8 和图 9 可以发现，尽管仿真结果和试 Fig. 11 Simulated resistance of the MPP without
验结果显示出相同的趋势，穿纤维微穿孔板的吸声 and with 3, 7, and 11 metal fibers