Page 139 - 《应用声学》2025年第2期

第 44 卷 第 2 期 程宇翔等： 梯度流阻率多孔材料设计与声学性能分析 399

最后，通过式(10)计算吸声系数： 1.0

2 2
Z s − ρ 0 c 0 a 11 − a 21 ρ 0 c 0
α=1 − =1 − . (10) 0.8

Z s + ρ 0 c 0 a 11 + a 21 ρ 0 c 0
0.6
ծܦጇ஝
2 模型验证
为了验证本文理论模型的准确性，取三聚氰胺 0.4 ေ᝷
ࠄᰎ
泡沫和聚氨酯泡沫两种材料，材料均被切割成直径
0.2
为 29 mm 和 100 mm 的样件，如图 2 所示。其中三
聚氰胺泡沫的厚度为 29.5 mm，聚氨酯泡沫的厚度 0
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000
为 29.3 mm，两种材料的五大材料参数由上海普信 ᮠဋ/Hz
科技有限公司的 ProBiot 实验室测试得到，如表 2 (a) ʼᐑඳᑝจ෭
1.0
所示。采用阻抗管双传声器法测试材料的吸声系
数，选用直径分别为29 mm和100 mm的阻抗管，如
0.8
图 3 所示。本实验为了消除阻抗管在测试边缘频段
的误差，将测试频率范围设置为100∼6000 Hz，通过 0.6
阻抗管测得的三聚氰胺泡沫、聚氨酯泡沫以及三聚 ծܦጇ஝
氰胺 -聚氨酯泡沫双层材料的吸声系数曲线与通过 0.4 ေ᝷
ࠄᰎ
理论模型计算得到的吸声系数曲线如图4所示。
0.2

0
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000
ᮠဋ/Hz
(b) ᐑථᦳจ෭
1.0
(a) ʼᐑඳᑝจ෭ನ͈ (b) ᐑථᦳจ෭ನ͈
0.8
图 2 多孔材料实验样件
Fig. 2 Porous material test samples ေ᝷
0.6 ࠄᰎ
ծܦጇ஝ 0.4

0.2

0
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000
ᮠဋ/Hz
(c) ʼᐑඳᑝ-ᐑථᦳจ෭
图 3 实验用阻抗管
Fig. 3 Experimental impedance tubes 图 4 理论与实验吸声曲线对比
Fig. 4 Comparison of theoretical and experimen-
表 2 三聚氰胺泡沫和聚氨酯泡沫参数
tal sound absorption curves
Table 2 Parameters of melamine and
polyurethane foams
由图4可知，对于单层和双层结构材料，阻抗管
流阻率/ 黏性特征 热特征 测试吸声曲线与理论值变化趋势一致，吸声系数基
材料类型 孔隙率 曲折度
(N·s·m −4 ) 长度/µm 长度/µm
本吻合。由于多孔材料的骨架并非完全刚性，特别
三聚氰胺泡沫 0.99 11948 1.01 111 143
是对于双层材料，其接触截面不完全贴合，存在少量
聚氨酯泡沫 0.93 21002 1.92 68 352
不均匀的空气层，所以单层和双层材料的吸声系数