Page 134 - 《应用声学》2021年第3期

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得到。具体参数如表1所示。为了方便说明，聚氨酯 验结果带入目标函数中计算，此时遗传算法会选择
发泡材料记为A和B，吸声棉记为C。 出目标函数结果较小的种群个体做遗传下去，接下
来经过模块四计算生成新的种群，重复进入模块三
表 1 材料参数
中进行筛选，不断地往复循环直到筛选出的种群中
Table 1 Material parameters
个体所求目标函数平均值公差满足收敛标准，即小
聚氨酯 聚氨酯 于等于 10 −6 。通过上述设置的算法迭代终止条件，
符号 吸声棉 (C)
发泡 (A) 发泡 (B)
可以保证每次优化的结果对基本一致。
厚度/mm h 54.9 39.3 13.8
关于目标函数，根据现有文献分析文章中多采
孔隙率 ϕ 0.92 0.67 0.993
用最小二乘法作为目标函数逆推模型参数 [18] ，本文
流阻 σ 12802 18200 4178
为了提升逆推结果的准确性，提出了如下的目标函
弯曲度 α ∞ 1.12 1.33 1
数关系式：
黏性特征长度/µm Λ 66.62 68.05 16.02
n
热特征长度/µm Λ ′ 850 870 73.24 1 ∑ 3 cov(α S , α T )
F = |α S , α T | − √ √ , (14)

静态热导率 k ′ 158.9 139.8 22977 n D(α S ) D(α T )
0 i=1
材料密度/(kg·m −3 ) ρ 99.79 89.36 13.85 其中，cov(α S , α T ) 是仿真和实验得到吸声系数的协
杨氏模量/kPa E 185.583 172.022 0.635
方差，D(α S )和D(α T )是它们的方差。
泊松比 υ 0.027 0.43 0.499
2.2 制备测试样品
阻尼损耗因子 η 0.148 0.191 0.061
测试样品为直径 44.44 mm 的圆柱体，采用圆
关于材料参数黏性特征长度、热特征长度、弯
形的刀模旋转切割得到，刀模切割后的样品可直接
曲度和静态热导率的逆推，本文采用了遗传算法辨
用于 Mecanum 公司生产的中号 44.45 mm 管径的
识参数的方法，具体原理如图1所示。
阻抗管测量吸声系数。同时在优化结果验证部分，
如图 1 所示，整个过程分为 4 个模块，在遗传
采用了管壁内径相同的样品厚度切割设备，保证截
算法逆推流程中以图 1 中右下角所示的路径执行流
面的平整度。
程。在模块一中将JCA模型参数孔隙率、流阻率、弯
曲度、黏性特征长度和热特征长度，以及物理参数泊 2.3 阻抗管测试
松比、阻尼损耗因子、杨氏模量和密度进行编码生 阻抗管测试主要应用于两部分的验证，首先是
成二进制的染色体种群，而后经过解码带入JCA模 所建立的多层多孔吸声理论模型的验证，然后是优
型中计算吸声系数α S ，将该吸声系数与吸声系数实 化之后结构与未优化前结构的性能表现验证。

ᎄᆊ σ φ 1 2 3
Λ∋
Λ
' k∋ ᝍᆊ
ρ α @
E E ᣥѣᤤ଎
υ JCAവی α S ᄬಖѦ஝
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图 1 参数逆推原理图
Fig. 1 Schematic diagram of parameter inversion