Page 169 - 《应用声学》2022年第4期

第 41 卷 第 4 期 Vol. 41, No. 4
2022 年 7 月 Journal of Applied Acoustics July, 2022

⋄ 研究报告 ⋄

薄膜型声学超材料对低频振动的隔声特性分析 ∗

陆志猛 1,2† 李从云 2 瞿金平 1 温常琰 2

(1 华南理工大学机械与汽车工程学院 广州 510641)
(2 湖北航天化学技术研究所湖北航鹏化学动力科技有限责任公司 襄阳 441003)

摘要：高效共振混合机工作频率为 60 Hz，且系统处于共振，产生较大低频噪声。针对振动机械产生的有害噪
声，分析了高效共振混合机低频高加速度共振混合过程的特点，得到了 60 Hz 低频声波穿透力强的特点，相比
传统的以吸声材料构建的 50∼100 mm 厚度、隔声效果小于 10 dB 的隔声罩，分析了薄膜型声学超材料在低频
减振降噪中的隔声特性。通过多物理场仿真分析，60 Hz 时隔声量为 31.4 dB，确定了硅橡胶弹性薄膜的预应
力和质量块的面密度；采用 3D 打印机快速成型技术，构建了隔声实验装置，分析了独立隔声单元、面密度、薄
膜尺寸等隔声特性规律。基于人耳在实际环境中感受到的噪声强度，提出了噪声衰减量和插入损失的分析方
法，在距离声源 380 mm 和 1000 mm 的位置，60 Hz 时隔声量分别为 27 dB 和 38 dB。研究成果丰富了低频隔
声特性理论，为薄膜型声学超材料的工程设计和优化提供了技术支撑。
关键词：薄膜型声学超材料；低频振动；隔声特性；高效共振混合机
中图法分类号: O429 文献标识码: A 文章编号: 1000-310X(2022)04-0667-07
DOI: 10.11684/j.issn.1000-310X.2022.04.019

Analysis of sound insulation characteristics of membrane-type acoustic

meta-materials in low frequency vibration

LU Zhimeng 1,2 LI Congyun 2 QU Jinping 1 WEN Changyan 2

(1 School of Mechanical & Automotive Engineering, South China University of Technology, Guangzhou 510641, China)
(2 Hubei Hangpeng Chemical Power Technology Co., Ltd., Hubei Institute of Aerospace Chemical Technology,
Xiangyang 441003, China)

Abstract: The super efficient mixer works at a low frequency of 60 Hz and the system is in resonance,
which produces relatively large low frequency noise. Aiming at the harmful noise generated by the vibrating
machinery, this paper firstly analyzes the working principle of the low-frequency and high-acceleration reso-
nance mixing process of the resonance acoustic mixer, and the characteristics of strong penetration of 60 Hz
low-frequency sound waves are obtained. The traditional 50–100 mm sound insulation cover constructed with
sound-absorbing materials has a sound insulation effect of less than 10 dB. In this paper, the sound insulation
characteristics of the membrane-type acoustic meta-materials in low-frequency vibration and noise reduction are
analyzed. Through multiphysics simulation analysis, the 60 Hz sound insulation is 31.4 dB, and the prestress of
the silicone rubber elastic film and the areal density of the mass block are determined. Using 3D printer rapid
prototyping technology, a sound insulation experimental device was constructed. This paper analyzes the laws

2021-05-31 收稿; 2021-11-30 定稿
国家自然科学基金重点项目 (51435005)
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作者简介: 陆志猛 (1985– ), 男, 湖北襄阳人, 博士研究生, 高级工程师, 研究方向: 人工智能与高端装备。
通信作者 E-mail: lu-zm@163.com
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