Page 102 - 《应用声学》2024年第1期

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TL 高于 13 dB。在 400 ∼ 1000 Hz 频段内，平均吸 为 32% ∼ 33%，吸声系数结果是根据实验室测量
声系数达到0.78。 结果，按照 GB/T 20247–2006 的规定计算而来。样
品实物、所测结果如图 4 所示。将吸声系数仿真计
1.0 ͌ᄾᝠካ ࠄᰎ
算结果 (曲线图) 与实验测试结果 (柱状图) 相对比，

0.8 可发现，混响室测试的结果优于仿真计算结果，在
400 ∼ 1000 Hz频段内平均吸声系数达到了0.88，在
0.6
ծܦጇ஝ 低频段有良好的吸声效果。

0.4
4 复合消声器性能验证
0.2
在第2 节中已对无超构材料的穿孔管消声器性
能进行了研究，接下来将传统的穿孔管消声器与
0
200 400 600 800 1000 1200 所设计的 HR 阵列相结合，形成复合消声器，其剖
ᮠဋ/Hz
面示意图如图 1 所示。为验证消声器性能，对 4 个
图 4 测试样品实物图和吸声系数曲线 频率点 (f 1 = 400 Hz，f 2 = 630 Hz，f 3 = 1000 Hz，
Fig. 4 The diagram of testing sample and curves f 4 = 1600 Hz) 采样，声压能量分布如图 5 所示，右
of absorption coefficient
侧为进风口。可以看出，进风口处能量较高，通
为进一步验证所设计的低频吸声超构材料性 过第一个 HR 阵列后，能量明显降低。需要说明
能，除仿真计算外，还采用混响室法，测试其吸 的是：仿真使用了 2 段 HR 阵列是为了仿真结果更
声系数。测试样品尺寸为 3 m×4 m，样品厚度为 加明显，实际效果相当于 2 节叠加，与实验测试
38 mm，测试环境温度为 10 C ∼ 11 C，相对湿度 不矛盾。
◦
◦
m dB m dB
0 0.2 0.4 0.6 0 0.2 0.4 0.6 100
0.10 90 0.10
0.05 80 0.05 80
0 70 0 60
-0.05 -0.05
60
0.30 0.30 40
0.25 50 0.25
0.20 0.20 20
0.15 40 0.15
y 30 y 0
z z
x x
f  =400 Hz f  =630 Hz
dB dB
m m
0 0.2 0.4 0.6 100 0 0.2 0.4 0.6 80
0.10 0.10
80 60
0.05 0.05
60 40
0 0
-0.05 40 -0.05 20
0.30 20 0.30
0.25 0.25 0
0.20 0 0.20 -20
0.15 -20 0.15
y y -40
z -40 z
x x
f  =1000 Hz f  =1600 Hz
图 5 复合消声器在不同频率下的声压级分布 (单位：dB)
Fig. 5 The sound pressure level distribution of composite muffler under different frequencies (unit: dB)
为进一步验证仿真结果是否准确，通过 3D 打 如图 6 所示。在 400 ∼ 1718 Hz 范围内平均 TL 达
印技术制作了所设计复合消声器样品，所打印样 到 18.15 dB。不同频段发挥效果的部分不同，其中
品的具体结构参数为：穿孔管外径为 110 mm，内 400 ∼ 1000 Hz 频段主要是低频吸声超构材料在发
径 100 mm，总长度 370 mm，外部低频吸声超构材 挥作用，1000 Hz 以上的频段主要是穿孔管消声器
料长度 310 mm，宽度 290 mm。利用阻抗管法对 在发挥作用。需要说明的是，实验结果与仿真结果
该结构消声性能进行测试，测试装置、结果对比 在设计频段总体吻合良好，600 Hz以下吻合非常好，