多孔材料吸声性能仿真分析与优化

发布时间：2020-10-26 23:41

　　 噪声污染已经成为了当今世界非常严重的环境问题之一。汽车噪声在城市噪声中占有很大比例,在汽车的减振降噪措施中,吸声是一个很重要的途径,而多孔材料是应用得最多的吸声材料。因此研究多孔吸声材料的吸声特点,吸声性能的影响因素具有重要的意义。本文以玻璃纤维作为主要研究对象,探讨了多孔吸声材料的理论模型,分析了影响多孔材料吸声性能的因素,研究了多孔材料在穿孔管消声器中的应用并进行了优化设计。论文主要工作如下:首先,介绍了多孔吸声材料的理论模型、多孔吸声材料的五个声学特征参数的定义以及测试方法。开发了测量多孔材料流阻率的实验设备,并对几种多孔材料的流阻率进行了测量;选用质量-体积法对多孔材料的孔隙率进行了测量;基于吸声系数测量中的传递函数法对多孔材料的吸声系数进行了测量。其次,基于Johnson-Champoux-Allard模型以及五个声学特征参数,利用声学有限元方法分析了多孔材料吸声性能的影响因素,重点研究了多孔材料的物理参数(材料厚度、材料背后空腔厚度等)、声学参数(流阻率、孔隙率等)的变化对其吸声性能的影响;基于传递矩阵以及声学有限元法,对多层复合多孔吸声材料的影响因素进行了分析。最后,将多孔吸声材料应用于穿孔管阻性消声器中,使用声学有限元方法计算消声器的传递损失变化。以声学特征参数为设计变量,消声器传递损失为目标函数,进行优化设计。采用最优拉丁超立方实验设计选取样本点,生成设计矩阵;根据设计矩阵中的样本点利用声学有限元法仿真计算消声器传递损失;基于样本点以及响应值,利用Kriging近似模型拟合方法建立消声器传递损失的近似模型;最后用多岛遗传算法对消声器传递损失进行优化。优化后,消声器传递损失增加了4.32dB,多孔材料的吸声系数在对应频率段也有所增加。
【学位单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TB34
【部分图文】：

据吸声材料吸声机理的不同，大致可以分为共振吸声结构和多孔吸声结构属于结构吸声，依靠结构的固有频率产生共振，吸声频率范要应用于低、中频噪声的治理。一般吸声系数在 0.2 以上的材料统。多孔吸声材料有共同的特征，即材料内部都有大量互相连通的孔面，具有一定的通气性。 多孔材料基本特征及分类 多孔材料基本特征孔材料一般由固相和液相两种介质组成，固相为材料的骨架，液相一般为空气）。骨架互相交错连接，从而形成网络结构，液相则充满微观角度分析，多孔材料的结构看起来是杂乱无章的，但是从宏观结构是均匀的。 多孔材料分类孔材料主要包含三类：纤维多孔材料、泡沫多孔材料、颗粒类多孔类如图 2.1 所示。

重庆大学硕士学位论文料吸声机理与吸声性能评价指标料吸声机理部具有大量孔洞和缝隙，孔洞和缝隙互相连通， 所示。当声波进入多孔材料时，有两条途径使得激励小孔内的空气发生振动，小孔孔壁附近和孔气质点之间以及空气质点与孔壁之间会产生摩擦一部分声能转化为热能，从而使声波衰减。第二热交换，也会使声能衰减。

多孔材料吸声示意图
【参考文献】

相关期刊论文 前6条

1 朱洪波;张浩立;柳献;李晨;;多孔性水泥-聚苯颗粒材料的吸声性能研究[J];材料科学与工艺;2014年03期

2 丁宇翔;徐颖;徐宁;;连续铜纤维多孔材料吸声性能的研究[J];西北工业大学学报;2012年04期

3 沈沉;魏鹏;林芳茜;赵怡;;汽车隔音垫用聚氨酯软质高回弹泡沫的吸音性能研究[J];化学推进剂与高分子材料;2012年02期

4 刘颀;胡亚非;熊建军;;石墨多孔材料孔隙率测定方法研究[J];润滑与密封;2010年10期

5 刘培生;;多孔材料孔率的测定方法[J];钛工业进展;2005年06期

6 陈军灵;直接与间接测量的系统误差分析[J];广西电力技术;2001年04期

相关硕士学位论文 前4条

1 孙吉东;基于陷波法的车内噪声主动控制系统研究[D];吉林大学;2016年

2 王亚南;含多孔层和不同材料层的复合隔墙板的隔声探究[D];南昌航空大学;2015年

3 陈捷宇;超低密度植物纤维材料的吸声特性研究[D];福建农林大学;2015年

4 张磊;飞机舱内复合吸声结构性能的试验研究[D];哈尔滨工程大学;2013年

本文编号：2857692