双局域共振效应声学超材料消声性能

发布时间：2021-08-17 20:05

　　为了有效控制低频宽带噪声,提出了一种基于亥姆霍兹共振器的双局域共振效应声学超材料。声学超材料将亥姆霍兹共振效应与弹簧质量共振效应结合,通过驱动电压控制薄膜变形,实现两个系统的共振频率同时发生变化。在建立系统数学模型的基础上,计算得到亥姆霍茨共振系统固有频率为414.1Hz,柔性薄膜系统固有频率为28.68Hz,与柔性薄膜的共振频率理论计算偏差为4.4%,与亥姆霍兹共振腔的共振频率理论计算偏差为0.97%。利用COMSOL软件的声固耦合物理场研究了声学超材料的声学性能,采用双负载法对声学超材料进行测试。结果表明:该声学超材料在低频范围内有良好的噪声控制效果,产生两个传递损失峰值,形成了双局域共振效应,可以同时对两个频率范围内的噪声进行控制。当驱动电压从0V增加至350V时,弹簧质量系统传递损失峰值频率从30Hz偏移到110Hz,变化率为22.8%,可以实现噪声的自适应控制,为声学超材料主动控制及优化提供一种方法。 

【文章来源】：航空动力学报. 2020,35(01)北大核心EICSCD

【文章页数】：8 页

【部分图文】：

图1 双局域共振声学超材料结构

图2为安装有声学超材料的管道系统示意图，图中lc为颈部高度，l为腔体高度，r为腔体半径，rc为颈部半径，位置1、位置2分别表示颈部进口、出口端面与传声管道和空腔的连接处，位置3为集成有压电振子的复合薄膜。2.1 亥姆霍兹共振器的共振频率

为了研究压电振子在驱动电压作用下的变形情况，采用激光位移传感器对直径为50mm压电振子的形变进行测量[18]。实验装置如图3所示，将装有压电振子的夹具固定在滑台上，其中压电振子上的压电陶瓷为正极，铜片为负极进行施加电压。在未施加直流电压的状态下每隔5mm向X方向移动，沿径向扫描一次，记录形变数据，此时将测量的值记为压电振子的静态值，随后每隔50V施加直流电压，重复上述操作，最后将数据输入计算机中。通过与静态结果求差值可以得出压电振子在不同驱动电压下的位移形变。3.2 实验结果

【参考文献】：
期刊论文
[1]异形腔体压电声衬声学性能[J]. 陈鹏,吕海峰,安君,张晓光,王普浩,吕传茂.  航空动力学报. 2018(12)
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[3]可调频Helmholtz共振器声学性能[J]. 安君,吕海峰,耿彦章,韩彦南.  中国机械工程. 2018(08)
[4]一种带薄膜结构的Helmholtz腔声学超材料[J]. 周榕,吴卫国,闻轶凡.  声学技术. 2017(04)
[5]声学超材料在低频减振降噪中的应用评述[J]. 吴九汇,马富银,张思文,沈礼.  机械工程学报. 2016(13)

硕士论文
[1]基于超材料的声波主动控制技术研究[D]. 周强.哈尔滨工业大学 2016



本文编号：3348409