Page 38 - 《应用声学》2025年第3期

第 44 卷 第 3 期 Vol. 44, No. 3
2025 年 5 月 Journal of Applied Acoustics May, 2025

⋄ 研究论文 ⋄

靶向吸收电力设备有调噪声的声学超构材料

设计与实验研究 ∗

马建刚 1,2 耿明昕 1,2 吴 健 3 王逸航 4 申 晨 1 翟国庆 4†

(1 国网陕西省电力有限公司电力科学研究院 西安 710100)
(2 国网 (西安) 环保技术中心有限公司 西安 710100)

(3 国网陕西省电力有限公司 西安 710100)
(4 浙江大学环境与资源学院 杭州 310058)
摘要：变压器等电力设备工作频率为 50 Hz，其通过铁心振动辐射的噪声声能以 100 Hz 及其谐波频率为主。
在厚度受限的情况下，传统吸声材料在上述低频处难以达到理想的吸声效果。为高效吸收电力设备辐射的
噪声，该文提出了一种空间卷曲型声学超构材料，通过引入通道长度分别为 680 mm 和 320 mm、厚度分别为
30 mm 和 20 mm、宽度分别为 13.2 mm 和 13 mm 的 2 个直角回旋式迷宫通道，实现对 100 Hz 和 200 Hz 噪声
的准完美吸声，仿真结果表明其吸声系数分别可达 0.91 和 0.99。通过实验验证了理论和仿真模型的准确性。
将两种吸声单元两两组合，在平面上拓扑排列，可同时高效吸收 100 Hz 和 200 Hz 噪声。该超构材料可广泛应
用于变电站或变配电间吸声等场合，有效降低室内低频噪声污染。
关键词：电力设备；变配电；有调噪声；超构材料；吸声
中图法分类号: X593 文献标识码: A 文章编号: 1000-310X(2025)03-0572-08
DOI: 10.11684/j.issn.1000-310X.2025.03.005

Design and experimental study of acoustic metamaterials for targeted absorption

of tonal noise from electrical equipments

4
1
3
MA Jiangang 1,2 , GENG Mingxin 1,2 , WU Jian , WANG Yihang , SHEN Chen and DI Guoqing 4
(1 State Grid Shaanxi Electric Power Research Institute, Xi’an 710100, China)
(2 State Grid (Xi’an) Environmental Protection Technique Center Co., Ltd., Xi’an 710100, China)
(3 State Grid Shaanxi Electric Power Co., Ltd., Xi’an 710100, China)
(4 College of Environmental and Resource Sciences, Zhejiang University, Hangzhou 310058, China)

Abstract: The operating frequency of electrical equipment such as transformers is 50 Hz, and the sound
energy radiated through the core vibration concentrates on 100 Hz and its harmonics. Under the limitation
of thickness, the traditional resonant acoustic structure is difficult to achieve an ideal absorption coefficient
at low frequency above. In this study, a coiled-up acoustic metamaterial is proposed to achieve quasi-perfect
sound absorption for 100 Hz and 200 Hz noise by introducing two right-angle gyratory labyrinth channels with
the channel lengths of 680 mm and 320 mm, the thicknesses of 30 mm and 20 mm, and the widths of 13.2 mm
and 13 mm, respectively. Simulation results show that the absorption coefficients of these two kinds of sound

2023-11-20 收稿; 2024-02-06 定稿
国网陕西省电力有限公司科技项目 (5226KY22000W)
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作者简介: 马建刚 (1988– ), 男, 陕西榆林人, 博士, 研究方向: 噪声与振动控制。
† 通信作者 E-mail: dgq@zju.edu.cn