為了有效控制低頻寬帶噪聲,提出了一種基于亥姆霍茲共振器的雙局域共振效應(yīng)聲學(xué)超材料。聲學(xué)超材料將亥姆霍茲共振效應(yīng)與彈簧質(zhì)量共振效應(yīng)結(jié)合,通過驅(qū)動電壓控制薄膜變形,實(shí)現(xiàn)兩個(gè)系統(tǒng)的共振頻率同時(shí)發(fā)生變化。在建立系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上,計(jì)算得到亥姆霍茨共振系統(tǒng)固有頻率為414.1Hz,柔性薄膜系統(tǒng)固有頻率為28.68Hz,與柔性薄膜的共振頻率理論計(jì)算偏差為4.4%,與亥姆霍茲共振腔的共振頻率理論計(jì)算偏差為0.97%。利用COMSOL軟件的聲固耦合物理場研究了聲學(xué)超材料的聲學(xué)性能,采用雙負(fù)載法對聲學(xué)超材料進(jìn)行測試。結(jié)果表明:該聲學(xué)超材料在低頻范圍內(nèi)有良好的噪聲控制效果,產(chǎn)生兩個(gè)傳遞損失峰值,形成了雙局域共振效應(yīng),可以同時(shí)對兩個(gè)頻率范圍內(nèi)的噪聲進(jìn)行控制。當(dāng)驅(qū)動電壓從0V增加至350V時(shí),彈簧質(zhì)量系統(tǒng)傳遞損失峰值頻率從30Hz偏移到110Hz,變化率為22.8%,可以實(shí)現(xiàn)噪聲的自適應(yīng)控制,為聲學(xué)超材料主動控制及優(yōu)化提供一種方法。 

【文章來源】：航空動力學(xué)報(bào). 2020,35(01)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：8 頁

【部分圖文】：

圖1 雙局域共振聲學(xué)超材料結(jié)構(gòu)

圖2為安裝有聲學(xué)超材料的管道系統(tǒng)示意圖，圖中l(wèi)c為頸部高度，l為腔體高度，r為腔體半徑，rc為頸部半徑，位置1、位置2分別表示頸部進(jìn)口、出口端面與傳聲管道和空腔的連接處，位置3為集成有壓電振子的復(fù)合薄膜。2.1 亥姆霍茲共振器的共振頻率

為了研究壓電振子在驅(qū)動電壓作用下的變形情況，采用激光位移傳感器對直徑為50mm壓電振子的形變進(jìn)行測量[18]。實(shí)驗(yàn)裝置如圖3所示，將裝有壓電振子的夾具固定在滑臺上，其中壓電振子上的壓電陶瓷為正極，銅片為負(fù)極進(jìn)行施加電壓。在未施加直流電壓的狀態(tài)下每隔5mm向X方向移動，沿徑向掃描一次，記錄形變數(shù)據(jù)，此時(shí)將測量的值記為壓電振子的靜態(tài)值，隨后每隔50V施加直流電壓，重復(fù)上述操作，最后將數(shù)據(jù)輸入計(jì)算機(jī)中。通過與靜態(tài)結(jié)果求差值可以得出壓電振子在不同驅(qū)動電壓下的位移形變。3.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]異形腔體壓電聲襯聲學(xué)性能[J]. 陳鵬,呂海峰,安君,張曉光,王普浩,呂傳茂.  航空動力學(xué)報(bào). 2018(12)
[2]亥姆霍茲共振腔不同連接方式的傳遞損失與特性分析[J]. 楊帆,李麗君.  現(xiàn)代制造工程. 2018(05)
[3]可調(diào)頻Helmholtz共振器聲學(xué)性能[J]. 安君,呂海峰,耿彥章,韓彥南.  中國機(jī)械工程. 2018(08)
[4]一種帶薄膜結(jié)構(gòu)的Helmholtz腔聲學(xué)超材料[J]. 周榕,吳衛(wèi)國,聞軼凡.  聲學(xué)技術(shù). 2017(04)
[5]聲學(xué)超材料在低頻減振降噪中的應(yīng)用評述[J]. 吳九匯,馬富銀,張思文,沈禮.  機(jī)械工程學(xué)報(bào). 2016(13)

碩士論文
[1]基于超材料的聲波主動控制技術(shù)研究[D]. 周強(qiáng).哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2016



本文編號：3348409