微穿孔板吸聲
關(guān)注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時(shí)間：2026-01-04
微穿孔板吸聲的實(shí)例教程
添加研究，對(duì)兩種微穿孔板吸聲體的吸聲系數(shù)進(jìn)行頻率分析：
圖.圓形微穿孔板的吸聲系數(shù)有限元結(jié)果
圖.花瓣形微穿孔板的吸聲系數(shù)有限元結(jié)果
與文獻(xiàn)中的結(jié)果對(duì)比：
圖(a)文獻(xiàn)中具有圓形和花瓣形穿孔的MPP的吸聲系數(shù):理論預(yù)測(cè)與有限元仿真結(jié)果的比較；(b)Comsol中復(fù)現(xiàn)的有限元仿真結(jié)果。
最后,歡迎通過(guò)公眾號(hào)"320科技工作室"與我們交流.
傳統(tǒng)的吸聲材料，如多孔材料，已被證明對(duì)高頻吸聲（>1000Hz）有效，但如果厚度有限，在低頻時(shí)會(huì)有缺點(diǎn)。近年來(lái)，聲學(xué)超材料的概念為低頻吸聲器的設(shè)計(jì)提供了新的思路。許多亞波長(zhǎng)吸聲材料或設(shè)備是基于諧振結(jié)構(gòu)開(kāi)發(fā)的，如裝飾膜諧振器、亥姆霍茲諧振器。帶有背腔的傳統(tǒng)微孔板也是低頻吸聲器的良好候選者。
研究?jī)?nèi)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(xué)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(duì)吸收帶寬。分析檢驗(yàn)了所提吸收器的高效可調(diào)吸收特性，并通過(guò)數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)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(shù)值模擬的吸聲系數(shù)曲線
數(shù)值模擬：
在comsol中利用壓力聲學(xué)接口對(duì)聲學(xué)超材料的聲學(xué)特性進(jìn)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(gòu)建
（2）設(shè)置物理場(chǎng)
圖4.物理場(chǎng)的設(shè)置
（3）求解吸聲系數(shù)
圖5.數(shù)值分析的吸聲系數(shù)
通過(guò)數(shù)值分析計(jì)算得到的吸聲系數(shù)曲線與文獻(xiàn)的結(jié)果基本一致。兩個(gè)吸收器使用相同的螺旋形通道構(gòu)建，但使用不同的MPP，其中一種情況的參數(shù)為d=0.9 mm、t0=0.64 mm、p=0.018（左圖），另一種情況下的參數(shù)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(xué)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(duì)吸收帶寬。對(duì)所提出的吸收體的高效可調(diào)諧吸收特性進(jìn)行了分析，并通過(guò)數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了驗(yàn)證。
展開(kāi) 基于comsol的微孔吸聲棉消聲器分析 ￥2800
它是一種低聲質(zhì)量，高聲阻的共振吸聲結(jié)構(gòu)，其研究表明，表征微穿孔板吸聲特性的吸聲系數(shù)和頻帶寬度，主要由微穿孔板的聲質(zhì)量m和聲阻r來(lái)決定，而這兩個(gè)因素又與微孔直徑d及穿孔率p有關(guān)。微穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)的相對(duì)聲阻抗Z（以空氣的特性阻抗ρC為單位）用式（1）計(jì)算：Z=r+jwm=jctg(WD/C)（1）公式中：ρ--空氣密度（kg/cm3）；C--空氣中聲速（m/s）；D--腔深（mm）；m--相對(duì)聲質(zhì)量；r--相對(duì)聲阻；w--角頻率，W=2πf(f為頻率)；而r和m分別由式（2）（3）表達(dá)：r=atkr/dzp（2）m=(0.294)×10-3tkm/p（3）式中：t--板厚（毫米）d--孔徑（毫米）p--穿孔率（%）kr--聲阻系數(shù)kr=(1+x2/32)1/2+(2x)1/2/8×d/tkm--聲質(zhì)量系數(shù)km=1+{1+[1/(9+(x2/2))]}+0.85d/t其中x=abf，a和b為常數(shù)，對(duì)于絕熱板a=0.147,b=0.32；對(duì)于導(dǎo)熱板a=0.235，b=0.21。聲吸收的角頻帶寬度，近似地由r/m決定，此值越大，吸聲的頻帶越寬。r/m=(l/d2)×(kr/km)(4)式中l(wèi)--常數(shù)，對(duì)于金屬板l=1140,而隔熱板l=500。上式也可以用式（5）表達(dá)：r/m=50f((kr/km)/x2)(5)而kr/km的近似計(jì)算式為：kr/km=0.5+0.1x+0.005x2(6)利用以上各式就可以從要求的r、m、f求出微穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)的x、d、t、p等參量。由于微穿孔板的孔徑很小且稀，基聲阻r值比普通穿孔板大得多，而聲質(zhì)量m又很小，故吸聲頻帶比普通穿孔板共振吸聲結(jié)構(gòu)大得多，一般性能較好的單層或雙層微穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)的吸聲頻帶寬度可以達(dá)到6～10個(gè)1/3信頻程以上。這就是微穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)最大的特點(diǎn)。
展開(kāi) 在實(shí)際工程應(yīng)用中，通常使用傳統(tǒng)的纖維和多孔吸聲材料來(lái)降低噪聲。然而，由于低頻范圍內(nèi)的聲波長(zhǎng)較長(zhǎng)，此類(lèi)吸聲材料在低頻噪聲控制應(yīng)用中的有效性受到限制。20世紀(jì)70年代，微穿孔板（MPP）被引入作為中低頻噪聲控制的替代吸聲器。MPP通常由具有分布亞毫米通孔的薄面板制成，并與背襯空氣腔耦合。MPP可以產(chǎn)生類(lèi)似于亥姆霍茲諧振器的吸聲機(jī)制。最高可用性構(gòu)架介紹了多點(diǎn)定位系統(tǒng)的理論分析和設(shè)計(jì)原理。MPP由于其重量輕、無(wú)纖維和環(huán)境友好的特點(diǎn)，自誕生以來(lái)一直被視為下一代吸聲材料。然而，由于吸聲帶寬較窄，以及在低頻時(shí)需要較大的背腔深度，傳統(tǒng)MPP的應(yīng)用受到限制。
研究?jī)?nèi)容：
本文提出了一種新型吸聲結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)基于雙層微穿孔板（DLMPP）和類(lèi)似于卷曲空間的翻轉(zhuǎn)空間概念，以改善具有有限背襯空氣腔空間的外殼中的低頻到中頻吸聲。結(jié)果表明，新設(shè)計(jì)可以產(chǎn)生類(lèi)似于傳統(tǒng)DLMPP的寬帶吸聲，空腔翻轉(zhuǎn)可以實(shí)現(xiàn)有限背腔空間外殼的低頻吸聲。對(duì)新設(shè)計(jì)的吸聲系數(shù)進(jìn)行了理論分析和有限元模擬。還討論了設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)新設(shè)計(jì)吸聲系數(shù)的影響。
圖1. DLMPP的示意圖（a）傳統(tǒng)的系列安排的DLMPP;（b）新的 T-DLMPP 設(shè)計(jì).
技術(shù)路線：
在Comsol中對(duì)這兩種DLMPP結(jié)構(gòu)進(jìn)行有限元仿真分析。
1. 幾何模型的構(gòu)建及網(wǎng)格劃分：
圖2.T-DLMPP幾何模型構(gòu)建及網(wǎng)格劃分
2. 添加研究，對(duì)結(jié)構(gòu)化參數(shù)對(duì)吸聲系數(shù)的影響進(jìn)行頻率分析：
圖3.孔徑大小對(duì)吸聲系數(shù)的影響（左原文，右復(fù)現(xiàn)）。
圖4.穿孔率對(duì)吸聲系數(shù)的影響（左原文，右復(fù)現(xiàn)）。
圖5.板厚對(duì)吸聲系數(shù)的影響（左原文，右復(fù)現(xiàn)）。
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展開(kāi) 
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研究背景：
具有深亞波長(zhǎng)厚度（5cm）的吸收器對(duì)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(qiáng)穿透性和普通材料的弱固有分散性，這是一項(xiàng)具有挑戰(zhàn)性的任務(wù)。傳統(tǒng)的吸聲材料，如多孔材料，已被證明對(duì)高頻吸聲（>1000Hz）有效，但如果厚度有限，在低頻時(shí)會(huì)有缺點(diǎn)。近年來(lái)，聲學(xué)超材料的概念為低頻吸聲器的設(shè)計(jì)提供了新的思路。許多亞波長(zhǎng)吸聲材料或設(shè)備是基于諧振結(jié)構(gòu)開(kāi)發(fā)的
研究背景：
低頻噪聲衰減是噪聲控制工程中日益增長(zhǎng)和富有挑戰(zhàn)性的課題之一。在實(shí)際工程應(yīng)用中，通常使用傳統(tǒng)的纖維和多孔吸聲材料來(lái)降低噪聲。然而，由于低頻范圍內(nèi)的聲波長(zhǎng)較長(zhǎng)，此類(lèi)吸聲材料在低頻噪聲控制應(yīng)用中的有效性受到限制。20世紀(jì)70年代，微穿孔板（MPP）被引入作為中低頻噪聲控制的替代吸聲器。MPP通常由具有分布亞毫米通孔的薄面板制成，并與背襯空氣腔耦合。MPP可以產(chǎn)生類(lèi)似于亥姆霍茲諧振器的吸聲機(jī)制
添加研究，對(duì)兩種微穿孔板吸聲體的吸聲系數(shù)進(jìn)行頻率分析：
圖.圓形微穿孔板的吸聲系數(shù)有限元結(jié)果
圖.花瓣形微穿孔板的吸聲系數(shù)有限元結(jié)果
與文獻(xiàn)中的結(jié)果對(duì)比：
圖(a)文獻(xiàn)中具有圓形和花瓣形穿孔的MPP的吸聲系數(shù):理論預(yù)測(cè)與有限元仿真結(jié)果的比較；(b)Comsol中復(fù)現(xiàn)的有限元仿真結(jié)果。
由于微穿孔板的孔徑很小且稀，基聲阻r值比普通穿孔板大得多，而聲質(zhì)量m又很小，故吸聲頻帶比普通穿孔板共振吸聲結(jié)構(gòu)大得多，一般性能較好的單層或雙層微穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)的吸聲頻帶寬度可以達(dá)到6～10個(gè)1/3信頻程以上。這就是微穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)最大的特點(diǎn)。
