Page 44 - 《应用声学》2025年第3期
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1.0
100 HzծܦӭЋ
60 mm
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30 mm
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图 11 100 Hz 吸声单元与传统亥姆霍兹共振吸声结构吸声性能对比
Fig. 11 Comparison of sound absorption performance between 100 Hz sound absorption unit and
traditional Helmholtz resonator
垂直入射情况，散射声场中的吸声系数略有降低，但 结果表明，吸声单元声阻抗在 100 Hz 和 200 Hz 频
仍能保持近 0.94 的吸声效果，从侧面验证了本结构 率处与空气的声阻抗基本匹配，大部分声能量进入
在实际应用中可行性。 到结构内部并通过共振消耗能量，具有准完美吸声
为阐明空间回旋式迷宫型吸声结构在低频吸 峰。将两种吸声单元两两组合，在平面上拓扑排列，
声方面的优势，进一步对比了其与传统亥姆霍兹共 可同时高效吸收100 Hz和200 Hz噪声。同时，该空
振吸声结构的吸声性能。以 100 Hz 吸声为例，将亥 间回旋式迷宫型吸声结构对入射角度不敏感，其在
姆霍兹共振吸声结构的穿孔数量、孔径、穿孔板厚 实际随机入射声场中仍具有高效靶向吸声性能。
度和长宽尺寸均设定为与100 Hz吸声单元相同。在
此基础上，逐渐增加亥姆霍兹共振吸声结构背腔深
度，将其共振吸声峰调节至 100 Hz，最终计算结果 参 考 文 献
见图 11。由图 11 可知，针对 100 Hz 低频噪声，传统
亥姆霍兹共振吸声结构需要 60 mm 厚的背腔才能 [1] Huang G X, Li Z Y, Huang Y, et al. Research on
the whole condition loaded noise measurement circuit
实现准完美吸声，而在相同条件下，100 Hz 吸声单
of power capacitor[J]. Applied Mechanics and Materials,
元只需要 30 mm，大幅缩减了结构的整体厚度。值 2014, 2958(490–491): 1647–1651.
得注意的是，相比亥姆霍兹共振吸声结构，100 Hz [2] Zhu L Y, Li J Y, Shi Y H, et al. Audible noise char-
吸声单元的吸声带宽稍窄，但变压器等电力设备辐 acteristics of filter capacitors used in HVDC converter
stations[J]. IEEE Transactions on Power Delivery, 2017,
射的低频噪声属于线谱噪声(100 Hz、200 Hz等)，带 32(5): 2263–2271.
宽稍窄不影响其实际的吸声效果。 [3] 董志刚. 变压器的噪声 (2)[J]. 变压器, 1995, 32(11): 26–30.
[4] Sagartzazu X, Hervella-Nieto L, Pagalday J M. Review in
sound absorbing materials[J]. Archives of Computational
4 结论
Methods in Engineering, 2008, 15(3): 311–342.
[5] Belyakov A V, Lukin E S, Safronova T V, et al. Porous
针对不同电压等级变电站或电力系统末端变 materials made from calcium phosphates (Review)[J].
配电间中，变压器等电力设备辐射的100 Hz、200 Hz Glass and Ceramics, 2008, 65(9–10): 337–339.
声能量占总辐射声能的 85% 以上的情况，基于空间 [6] Wang C Q, Huang L X. On the acoustic properties of
parallel arrangement of multiple micro-perforated panel
卷曲型声学超构材料的思想和理论，构建了一种 absorbers with different cavity depths[J]. The Journal of
空间回旋式迷宫型吸声结构，靶向吸收 100 Hz 和 the Acoustical Society of America, 2011, 130(1): 208–218.
200 Hz 声能。通过理论计算、有限元仿真与样品实 [7] 马大猷. 微穿孔板吸声体的准确理论和设计 [J]. 声学学报,
1997, 22(5): 385–393.
测，研究了垂直入射声场下空间回旋式迷宫型结构
Ma Dayou. General theory and design of microperforated-
的吸声性能，并从阻抗匹配理论揭示了其吸声机理。 panel absorbers[J]. Acta Acustica, 1997, 22(5): 385–393.
