提升微穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)低頻吸聲性能的研究.pdf

1、微穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)利用穿孔自身的聲阻來控制結(jié)構(gòu)的相對聲阻率，不需填充吸聲材料，避免了二次污染，而且可以應(yīng)用在對清潔度要求高、高溫等條件下，是一種理想的綠色吸聲體。自從馬大猷教授建立微穿孔板理論以來，對其研究一直受到關(guān)注。微穿孔板結(jié)構(gòu)是一種共振吸聲結(jié)構(gòu)，要在低頻取得理想的吸聲性能需要較大的背腔，整個吸聲結(jié)構(gòu)也需占據(jù)較大的空間，然而實際的噪聲控制工程中，由于空間條件的限制，微穿孔板結(jié)構(gòu)的低頻吸聲性能不理想。本文致力于提高微穿孔板結(jié)構(gòu)的低頻吸聲

2、性能，具體工作如下：
　　 總結(jié)了微穿孔板結(jié)構(gòu)基本聲學(xué)單元的聲阻抗。聲電類比法是目前計算微穿孔板結(jié)構(gòu)的常用方法，該方法采用集總參數(shù)進(jìn)行計算；使用傳遞矩陣法計算微穿孔板結(jié)構(gòu)的吸聲系數(shù)是新發(fā)展的計算方法，該方法考慮到空腔中聲的傳播。通過實驗對比了這兩種算法，結(jié)果表明聲電類比法適用于空腔較短、頻率較低的情況，傳遞矩陣法更為合理，計算更為準(zhǔn)確，該方法把復(fù)雜的結(jié)構(gòu)分解為若干個基本單元進(jìn)行處理，更適合于微穿孔板多層結(jié)構(gòu)的計算和與機(jī)械阻尼的結(jié)

3、合結(jié)構(gòu)的計算。通過上述對比，為后面的研究提供基礎(chǔ)。
　　 傳統(tǒng)微穿孔板結(jié)構(gòu)背板是剛性的，有短管和空腔兩個基本聲學(xué)單元，考慮設(shè)法增加一個聲學(xué)單元，來改善其低頻吸聲性能。增加的聲學(xué)單元是機(jī)械阻尼結(jié)構(gòu)，其在共振頻率處有吸聲效果，首先對這種結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究。具體做法是把一層粘彈性材料粘貼在剛性的背板上，此機(jī)械阻尼結(jié)構(gòu)可看成是單自由度振動系統(tǒng)，通過其運(yùn)動方程可求得結(jié)構(gòu)的力阻抗，進(jìn)而得到計算結(jié)構(gòu)吸聲系數(shù)所需的聲阻抗。對于結(jié)構(gòu)聲阻抗中的未知參數(shù)阻

4、尼系數(shù)和剛度，本文采用半功率帶寬法測量。對這種機(jī)械阻尼結(jié)構(gòu)進(jìn)行觀察，合理地設(shè)計阻尼系數(shù)和剛度后，其在共振頻率附近有一個明顯的吸聲峰，偏離了共振頻率則沒有明顯的吸聲效果。
　　 把機(jī)械阻尼結(jié)構(gòu)的共振頻率設(shè)計在較低頻率處，利用微穿孔板結(jié)構(gòu)和機(jī)械阻尼結(jié)構(gòu)在吸聲頻帶上的不同，把兩種結(jié)構(gòu)結(jié)合在一起，綜合考察其吸聲性能。利用傳遞矩陣法計算結(jié)構(gòu)的吸聲系數(shù)，在駐波管上進(jìn)行實驗驗證。實驗結(jié)果表明結(jié)合后的結(jié)構(gòu)在低頻段利用機(jī)械阻尼吸聲，在中高頻利用微

5、穿孔板結(jié)構(gòu)的共振效應(yīng)吸聲，使其在一個寬廣的頻帶范圍內(nèi)都有良好的吸聲性能。實際工程使用中，彈性背板后是剛性壁面，所以在彈性背板后還存在一個空腔單元，論文討論了這一空腔長度的影響。加上空腔之后，結(jié)構(gòu)的低頻共振頻率會向較高頻率移動，背后空腔越小，其對結(jié)構(gòu)低頻段吸聲的影響越大，考慮到節(jié)約空間，這一空腔的厚度可以采用20mm左右，這樣加入機(jī)械阻抗以后，整個結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)微穿孔板結(jié)構(gòu)相比并不會增加很多，但該結(jié)構(gòu)卻能同時兼顧低頻和中高頻的吸聲。通過與機(jī)械