Page 63 - 《应用声学》2024年第6期

第 43 卷 第 6 期 张俊超等： 复合材料级联结构宽频吸声性能研究 1239

的深入长度对吸声性能的影响，图2(b) 为插入管半 考《声学阻抗管中吸声系数和声阻抗的测量第 2 部
径对吸声性能的影响。 分：传递函数法》(GB/T 18696.2–2002)。测试材料
从图 2可以看出：随着匝数的增多，插入管深度 采用 3D打印技术制作，测试仪器为边长100 mm 的
的也随之增加，整体共振频率向低频域移动，吸声 方形阻抗管。COMSOL软件仿真及测试结果如图4
带宽变窄，但共振频率处对应的吸声峰值增加，频
率由 178 Hz偏移到 140 Hz。在n 1 = 0.5 时，共振峰
值频率为 178 Hz，此时声能量主要集中在谐振腔体
内部。随着插入管内半径 r 1 的增加，吸声频率向高
频域移动，频率由 114 Hz 偏移到 238 Hz，吸声带宽
逐渐增大，但共振频率处对应的吸声峰值逐渐下降。
在 r 1 = 2 时，共振峰值频率为 114 Hz，此时声能量
主要集中在谐振腔体内部。
(a) SHRsͰᮠࠕࣜծܦፇ౞ᇨਓڏ
2.2 SHRs低频宽带吸声结构 10

依据结构属性对吸声频率值的影响规律，设 5
计了 SHRs 阵列的低频宽带吸声超材料结构，如
᫾ઈඋ 0
图 3(a) 所示，材料总厚度 60 mm。该结构由 9 个谐
振腔组成，结构紧凑，每个谐振腔的插入深度不
-5 ܦ᫾
一，共振频率不同，通过阵列组合成宽频吸声结构。 ܦઈ
SHRs 低频宽带吸声结构声阻抗如图 3(b) 所示，在 -10
50 100 150 200 250
120 ∼ 160 Hz 频率范围内的声阻趋近于 1、声抗趋
ᮠဋ/Hz
近于 0 时，其阻抗与空气阻抗相匹配，系统发生共 (b) ॆʷӑ᛫᭧ܦ᫾ઈ
振，此时的吸声能力最强。
图 3 SHRs 低频宽带吸声结构与阻抗特性
为了证明结构设计及仿真计算的准确性，利 Fig. 3 SHRs low frequency wideband sound ab-
用阻抗管法测试法向入射吸声系数，测试标准参 sorption structure and impedance characteristics

(a) ஝૶᧔ᬷጇፒ (c) 3D੪ӿॠ฾ನֶ
1.0
͌ᄾᝠካ
0.8 ࠄᰎ฾ត
ծܦጇ஝ 0.6
0.4
0.2
0
100 150 200 250
ᮠဋ/Hz
(b) ᯿ฉኮ (d) ฾តծܦజጳˁ͌ᄾࠫඋ
图 4 SHRs 测试样品及实验仿真结果对比曲线
Fig. 4 Comparison curve between SHRs test sample and experimental simulation results