研究背景：

具有深亞波長厚度（5cm）的吸收器對低頻聲音（<500Hz）的衰減在噪聲控制工程中引起了極大的興趣。然而，由于低頻聲音的強穿透性和普通材料的弱固有分散性，這是一項具有挑戰性的任務。傳統的吸聲材料，如多孔材料，已被證明對高頻吸聲（>1000Hz）有效，但如果厚度有限，在低頻時會有缺點。近年來，聲學超材料的概念為低頻吸聲器的設計提供了新的思路。許多亞波長吸聲材料或設備是基于諧振結構開發的，如裝飾膜諧振器、亥姆霍茲諧振器。帶有背腔的傳統微孔板也是低頻吸聲器的良好候選者。

研究內容：

提出了一種基于微穿孔板和卷曲法布里-珀羅通道的混合聲學超材料吸收器，它可以有效地吸收非常低頻率（<500 Hz）的入射聲波能量，具有較寬的相對吸收帶寬。分析檢驗了所提吸收器的高效可調吸收特性，并通過數值模擬和實驗驗證了該吸收體的吸收特性。

圖1. 混合超材料吸收器示意圖

圖2.論文中數值模擬的吸聲系數曲線

數值模擬：

在comsol中利用壓力聲學接口對聲學超材料的聲學特性進行仿真分析。仿真分析的步驟如下所示。

（1）建立幾何模型

圖3.幾何模型的構建

（2）設置物理場

圖4.物理場的設置

（3）求解吸聲系數

圖5.數值分析的吸聲系數

通過數值分析計算得到的吸聲系數曲線與文獻的結果基本一致。兩個吸收器使用相同的螺旋形通道構建，但使用不同的MPP，其中一種情況的參數為d=0.9 mm、t0=0.64 mm、p=0.018（左圖），另一種情況下的參數為d=0.4mm、t0 =0.64 mm和p=0.048（右圖）。

總之，我們提出了一種基于微穿孔面板和卷曲Fabry–P erot通道的混合聲學超材料吸收器，它可以有效地吸收極低頻（<500 Hz）下的入射聲波能量，并具有較寬的相對吸收帶寬。對所提出的吸收體的高效可調諧吸收特性進行了分析，并通過數值模擬和實驗進行了驗證。

我們發現，吸收主要是由微穿孔面板中聲波的摩擦損失引起的。還通過圖形分析復平面中的反射系數來解釋這種現象。通過集成兩個具有不同參數的平行吸收單元，相對吸收帶寬進一步加寬至82.2%。由于亞波長厚度深、帶寬相對較寬且易于制造，所提出的混合吸收器在噪聲控制工程中具有廣泛的潛在應用。

最后，有相關仿真需求歡迎通過公眾號“320科技工作室”與我們聯絡。