Page 52 - 《应用声学》2025年第2期
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第 44 卷 第 2 期                                                                       Vol. 44, No. 2
             2025 年 3 月                          Journal of Applied Acoustics                    March, 2025

             ⋄ 研究论文 ⋄



             微通道内声传播格子Boltzmann建模及其特性研究                                                                    ∗




                         杨 雨    1†   余江波     1   苏娜娜      2   张新翠     3    单鸣雷     4    韩庆邦      4



                                                 (1 南京林业大学     南京   210037)
                                                 (2 金陵科技学院     南京   211169)
                                              (3 中兴通讯股份有限公司       南京   210012)
                                                   (4 河海大学   常州   213022)
                摘要：吸声材料在抑制噪声污染方面发挥重要作用，其吸声性能受到内部微通道结构影响。然而微通道尺寸
                小且结构复杂，有必要采用合适的数值工具来研究微通道内声传播特性。该文采用介观的格子 Boltzmann 方
                法构建了微通道内声传播模型，并引入了声学无反射边界以消除声波反射的影响。通过构建单/双层微通道声
                传播模型，探究了波长、通道宽度对声传播的影响及水平声压幅值的分布情况。进而通过在微通道上放置凹凸
                固体块模拟粗糙微通道环境，研究声波经过粗糙微通道后的变化，分析固体块的长度对声传播的影响，并将声
                波经过两种固体块的声压幅值差进行对比。研究结果证明格子 Boltzmann 方法可以有效地描述微观尺度下通
                道内声波的传播过程，从流体力学角度描述声场的分布，为声流固耦合相关领域的模拟计算的应用提供参考。
                关键词：格子 Boltzmann 方法；微通道；声传播；多松弛模型
                中图法分类号: O426.2          文献标识码: A          文章编号: 1000-310X(2025)02-0312-12
                DOI: 10.11684/j.issn.1000-310X.2025.02.006



                Modeling and characterization of sound propagation in microchannels using
                                             lattice Boltzmann method


                                                                                   4
                                        1
                           1
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                  YANG Yu , YU Jiangbo , SU Nana , ZHANG Xincui , SHAN Minglei and HAN Qingbang        4
                                        (1 Nanjing Forestry University, Nanjing 210037, China)
                                  (2 Jinling University of Science and Technology, Nanjing 211169, China)
                                       (3 ZTE Communication Co., Ltd., Nanjing 210012, China)
                                           (4 Hohai University, Changzhou 213022, China)

                 Abstract: Sound-absorbing materials play an important role in suppressing noise pollution, and their sound-
                 absorbing performance is affected by the internal micro-channel structure. However, microchannels are small
                 and complex structures, so it is necessary to use appropriate numerical tools to study the acoustic propagation
                 characteristics in microchannels. This paper uses the mesoscopic lattice Boltzmann method (LBM) to construct
                 an acoustic propagation model in a microchannel. An acoustic non-reflective boundary is introduced to elimi-
                 nate the influence of acoustic wave reflection. By constructing a single-layer microchannel sound propagation
                 model, the effects of wavelength and channel width on sound propagation and the distribution of horizon-
                 tal sound pressure were explored. Then, a rough microchannel environment was simulated by placing a concave


             2023-10-23 收稿; 2023-12-02 定稿
             国家自然科学基金项目 (12404530)
             ∗
             作者简介: 杨雨 (1996– ), 女, 山东菏泽人, 博士, 讲师, 研究方向: 超声空化, 信号与信息处理。
             † 通信作者 E-mail: yang1996@njfu.edu.cn
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