耦合声阻抗在扩散吸声体设计中的应用研究

为解决小房间的音质设计问题,需要设计不同的扩散吸声体。利用共振吸声的边缘效应,通过不同共振频率的共振器耦合共振时的非线性声阻抗变化组合,形成既能高效吸声,又能均匀散射的声学界面。数值分析及实验结果表明,新型的扩散吸声体内部没有任何传统吸声材料的情况下,单位面积吸声量在中低频段可达1.3 m2,在高频段由于非线性声阻抗与共振器的辐射阻抗不匹配影响,相应吸声量降低到0.7 m2左右。耦合声阻抗的运用使得新型扩散吸声体吸声的效率高,频带宽,免去传统吸声材料的使用,在小房间的声学应用中具有突出的优势。     

声学二维平面周期结构的吸声性能建模

声学周期结构兼具优化室内声场环境,节约建筑吸声材料的特性而在现代建筑中广泛使用。针对二维平面周期结构的声场优化特性,建立了一种吸声系数计算模型。首先,根据边界条件理论推导了吸声系数的线性方程组,继而通过数值分析方法进行求解,最后在驻波管和混响室中分别进行实验验证。实验结果表明,测量的吸声系数和理论计算曲线吻合良好,该模型可以准确测算二维平面周期结构的吸声系数。同时分析表明:在平面周期结构中,相同吸声材料面积情况下,吸声材料占比越大,吸声效果越好;在相同吸声材料面积和占比情况下,材料边缘长度越长,高频段吸声效果越好;随着材料边缘长度的减少,边缘效应影响减弱。      

微穿孔板吸声体的研究进展

简述了马大猷教授的微穿孔板基本理论、微穿孔板吸声体在扩散声场以及在高声强环境下的理论要点。比较详细地讨论了30年来与马大猷教授所提理论相对应的实验研究结果及应用发展情况。基于马大猷教授的基本理论,提出了一种新的相关衍生结构——管束微穿孔板。对微穿孔板吸声体的发展趋势做了展望。表明:微穿孔板吸声体将成为新世纪的绿色理想吸声材料。     

新型宽频高效吸声体通过鉴定

由上海市环保局下达、上海大学承担、同济大学协作完成的新型宽频高效吸声体于1996年10月3O日通过了科学技术鉴定。新型宽频高效吸声体，是在分析研究国内外现有吸声体的基础上，采用经济实用的玻璃棉管和硬质矿渣棉板吸声材料，通过不同布置方法的科学组合，充分发挥并提高了吸声材料的降噪作用，取得了低频吸声系数高（。125为0．5－0．8、。25。为0．8一卫．O）、单位吸声量的重量轻（wt20kg／m2）、单位吸声量的价格低（10元／m2）的成果，解决了常用吸声材料和吸声结构低频吸声系数低的问题，填补了国内空白，具有国内领先水平。该型吸声体广泛应用于建筑声学和噪声控制工程，例如各类体育馆、礼堂、剧院、百     

扩散吸声体的优化设计

由于扩散吸声体(Diffsorber)同时兼顾了扩散和吸声两方面的性能,在小房间的声学环境控制中有着特殊的功能。在比较成熟声吸收和声扩散理论的基础上,结合数论中的伪随机理论,提出利用吸声材料本身的声阻抗实现伪随机分布的新优化设计手段,并利用计算机编程实现,由此设计了多种不同吸声效果的扩散吸声体,以满足不同场合的需要。实验结果表明新方法的有效性。同时探讨了新型吸声扩散体的应用潜力。     

基于有限元法的小房间内吸声材料位置研究

利用有限元法建立了四种小房间模型,通过对小房间内100 Hz以下声场的研究,发现了100 Hz以下声场情况下小房间内布置吸声材料的有效位置。计算结果表明:矩形小房间所有墙角处都是所有模式的声压极大值位置,而对于非矩形小房间,某些墙角处的声压分布较复杂,甚至出现了较多的模式的声压极小值。改变吸声材料位置,比较平均声压级曲线,可见吸声材料位置不同对曲线平坦度有较大影响,混响室内的实验也验证了这一点。为了保证较高的吸声效率,应将吸声材料设置在低频模式的声压极大值集中的地方,同时应避免将其设置在模式的声压极小值集中的地方。因此,为了有效布置吸声材料,不能直接利用模态叠加法针对矩形小房间的结论,而采用有限元法进行具体分析是有效的。     

微穿孔吸声体随机入射吸声性能

依据“扩散场内微穿孔板吸声特性的实验研究”一文初步实验结果,对微穿孔板吸声体在扩散场内吸声特性进行了进一步探讨。在穿孔板常数K值较大时,（K＞2）,发现扩散场吸声特性与垂直入射情况相似但移到较高频率范围,除主要吸声频带外,在较高频率由于余切函数的多支性,还有次吸声频带但影响较小．k值较小（K≤2）时,扩散声场吸声特性在高频段的次吸声频带越来越重要,逐渐成为吸声的重要因素,使微穿孔板吸声结构在三或四倍频程以上具有高吸声系数,增加了它的实用价值。文中对扩散场内微穿孔扳吸声性质的变化作了具体计算并作了解释．     

三层微穿孔板的优化设计及特性分析

根据马大猷的微穿孔板理论,计算了三层微穿孔板的吸声系数.应用遗传算法对其结构参数进行了优化,并对其吸声特性进行了分析研究,与优化后的双层微穿孔板结构进行比较,结果表明:经过遗传算法优化后的三层微穿孔板在频域上能够获得更加饱满的吸声系数曲线,接近传统吸声材料的吸声性能.并且通过实验验证了优化设计的结果.     

短圆管换能器辐射阻抗

辐射阻抗是换能器最重要的辐射声场特性参数之一,影响着换能器的谐振频率、频带宽度、效率以及辐射声功率等.随着圆管换能器半径和高度的不断变化,想直接得到声场瑞利积分的解析解是十分困难的.该文通过建立经验公式模型来解决此问题.首先,通过有限元软件计算圆管换能器辐射阻抗的数值解.然后利用MATLAB工具进行曲线拟合.经过反复逼...     

两种气泡混合的声空化

将非线性声波方程和改进的Rayleigh-Plesset方程联立可以描述空化环境中的声场及相应的气泡动力学特征. 用时域有限差分方法模拟了圆柱形容器内两种气泡相互混合时的空化情况. 在烧杯内的稳态背景声场形成过程中, 瓶壁耗散吸收扮演了重要的角色. 在稳态背景声场的基础上, 分析了混合气泡与声场的相互作用、气泡之间的相互作用、混合情况下的频谱特性. 结果表明: 两种气泡平衡半径都不太大时, 气泡与声场的相互作用不强, 声场及气泡的行为也比较规律; 相反, 当其中一种气泡平衡半径相对比较大时, 声场与气泡具有较强的非线性相互作用, 声场及气泡的行为表现出复杂的特性.     

混响室中悬挂扩散板和试件面积对吸声测量结果的影响

混响室中的扩散程度通常对材料吸声系数测量值有较大影响,悬挂无规取向的扩散板可改善声场的扩散性能。我们的经验是在100m~3左右的小混响室内,扩散板占地面面积的60—70％即可达到足够的扩散。但是这里也发现如软质纤维板(不论其表面处理及穿孔情况如何)之类材料的吸声系数与扩散条件关系不大,可解释为它们随入射角不同只有很小变化,因此不适宜用来判断声场扩散的改善程度。多种常用吸声材料的测试结果表明,如果试件长宽比在0.7—1.0之间,试件面积从10m~2改变至6m~2对吸声系数测量值的影响并不太明显,其差异约小于0.02,个别吸声系数很高的材料,其差异也不超过0.06,与一般测试误差相接近。因而可以把最小试件面积规定为6m~2,以便利测试,也能满足一般工程要求的测试精度。     

内嵌不同形状散射子的局域共振型黏弹性覆盖层低频吸声性能研究

最近研究表明,将声子晶体中的局域共振现象引入到水下吸声材料的设计中,可以观察到由局域共振引起的低频声吸收现象.为了进一步揭示局域共振低频吸声机理并获得更优的水下低频声吸收性能,研究了内嵌不同形状散射子的黏弹性声学覆盖层.利用晶格和散射子在空间排布的对称性,传统有限元方法得到简化,从而节约了计算时间和存储空间,并通过将简化有限元法计算得到的结果与传统有限元法计算的结果进行对比,验证了简化有限元方法的正确性.结合位移云纹图,考察了特定频率点上振动模态与相应的局域共振吸声峰之间的关系,揭示了内嵌圆柱形散射子的黏弹性覆盖层的吸声机理.进一步讨论了相同体积下不同形状的圆柱形散射子对黏弹性覆盖层吸声性能的影响,给出了提升覆盖层低频吸声性能的优化思路.通过讨论不同芯体材质对内嵌圆柱形散射子的黏弹性覆盖层吸声性能的影响,找到了改变第一共振峰位置的方法,从而可以通过调整第一共振峰来实现特定频率范围内的宽带吸声.     

四种角锥形吸声体布设的吸声特性研究

本文在四种角锥形吸声体的大量声吸收实验的基础上，对不同布置方式的声吸收效果进行了研究和比较，根据最小二乘法导出了角锥吸声体的吸声系数与频率之间的经验公式。研究表明，角锥吸声体比矩形吸声体的吸声效果好。     

高分子颗粒孔隙结构材料的吸声特性研究

在噪声控制与治理工程中，许多场合了消除由物体表面产生的反射声波，往往需要在物体表面敷设具有吸声性能的材料或结构，以吸收入射声波的声能，本文对一种新型的以高分子材料为基底的颗粒型微孔结构进行了吸声特性研究，首先对颗粒微孔结构的吸声机理进行分析，认为由于受材料自身化学性质与结构特征所决定，这种颗粒微孔结构除了具一般多孔吸声材料的空气粘滞阻力作用吸声外，还存在颗粒材料的内部的弹性弛豫效应吸声，因而吸怕系     

机动车空气动力测试风洞的声学设计

测试、鉴定并研究高速机动车对环境及在车内所产生的噪声，必须有“安静”的风洞，抑制风洞内的气流噪声，将它的本底噪声降低到车辆噪声以下，测试大厅中有足够低的以上获得应有的自由声场范围，所有的声学处理措施不影响风洞的空气动力性能；吸声构件中不含矿物性纤维材料；具有相应的阻燃性能并易于清洁，本文介绍了满足以上所有要求的斯图加特大学空气动力实验室风洞的声学设计和所采用的新型吸声材料，给出了构造大样及实测结果     

国产吸声材料的吸声系数测定的初步报告

本报告首先列举用驻波分析法所测得的若干国产吸声材料——包括纤维板,木屑板,木丝板,玻璃绵砖,毛毡及棉絮等等——的声波垂直入射的吸声系数,并对于吸声系数的定义以及几种不同吸声系数间的转换问题也作了简单的讨论。测量结果指出:许多产品吸声效率都很低,特别是在低频。(某些产品作为“薄板吸声”来控制室内音质是可以的,但不宜当作多孔性材料来使用。某些厂家在广告中注以“隔声”和“隔热”等名词尤其是不恰当的。)其次,对于(1)材料粉刷,涂漆,和穿孔的影响,(2)有效厚度和流阻的关系,以及(4)薄板,薄的多孔性材料,和穿孔吸声结构的吸声性能等,都作了测量,并附以必要的理论说明。对于穿孔吸声结构阐述较多,主要是由于这种吸声结构应用的范围可以很广泛而目前国内使用得还远不够多。最后作者们根据所测定的结果,对国内吸声材料的使用和制造提出了一些初步的建议。     

阵元间互辐射对基阵指向性的影响研究及试验

针对常规基阵指向性图计算并未考虑阵元间互辐射阻抗影响这一不足,修正了常规基阵指向性图计算公式。将阵元间的互辐射阻抗引入到水声基阵的辐射声场计算中,并依据叠加原理得到包含阵元间互辐射阻抗的基阵指向性图计算修正公式。15元均匀线列阵和5×5均匀平面阵的计算机仿真和消声水池试验结果表明,该修正公式相比于常规公式更能反映基阵指向性图的真实情况。      

基于声场重建的材料吸声系数测量方法

针对现有方法对材料吸声系数进行现场测量时存在低频测量误差大的问题,本文提出了一种利用扬声器线阵列对材料吸声系数进行现场测量的新方法。该方法使用基于能量比值约束的最小二乘法在待测材料表面进行平面波声场重建并结合双传声器传递函数法对材料的吸声系数进行测量。数值仿真表明在100～1600 Hz频率范围内,新方法在未加约束时能够对材料的吸声系数进行准确测量。在半消声室中利用新方法测量了三聚氰胺泡沫的吸声系数,分析了能量比值约束值对测量结果的影响,并和阻抗管以及其它两种现场测量方法的测量结果进行了对比。结果表明该方法能够对吸声材料在160～1600 Hz频段内的吸声系数进行准确测量,并且相较于现存的现场测量方法,新方法具有更低的测量频率下限。     

偶极子声源在径向厚度有限的模拟地层井孔中激发的声场

利用实轴积分法对偶极子声源在径向厚度有限的模拟地层井孔中激发的声场进行了数值模拟,考察了不同声源、源距、模拟地层半径和最外层吸声介质对井内声场的影响。数值计算结果表明:对于偶极子声源,如果模拟地层为声速较低的泥岩,无论最外层吸声介质为流体还是固体,在源距为3.0～4.064 m时,模拟地层半径为1.2 m就能保证刻度井中的"初至波"不受模拟地层外边界的影响;若要使声波全波列的主要部分不受该界面的影响,则模拟地层的半径需要更大;如果模拟地层为声速很高的白云岩,最外层吸声材料宜使用声阻抗合适的固体介质,即使这样,模拟地层半径还需达到2.6 m。这些结果可为模块地层声速刻度井的构建提供理论参考。     

对称折叠通道结构的低频通风吸声体*

为了消除或减少低频噪声,该文 提出了一种低频通风超材料吸声体,该吸声体由对称的折叠通道结构组成,具有深度亚波长、高通风空间占比和低频高效吸声的特性.通过传递矩阵方法、有限元模拟和四麦克风实验法,揭示了对称折叠通道结构通风吸声的物理机制.首先在理论上分析单个吸声体的通风吸声性能并进行了仿真模拟,在共振频率423 Hz附近,吸声系数大于0.9,通风空间占比高达40%.吸声单体的共振频率可通过改变折叠通道的长度来灵活调控,组合多个不同共振频率的吸声单体可以拓宽吸声体的有效吸声带宽.由四个吸声单体组合的通风吸声体可实现314－366 Hz频率范围内的高效声吸收(吸声系数大于0.8),且通风空间占比达到35%,而结构厚度仅为314 Hz时波长的1/10.该低频通风吸声体具有结构简单、结构强度高和容易制造等特点,在低频通风降噪领域有着潜在的应用前景．