高声强下多孔金属的吸声特性研究

• 作 者: 彭锋
• 机 构: 中国科学院声学研究所
• 出 处: 中国科学院声学研究所
• 发表日期: 2009年期
• 关键词: 多孔金属

随着材料制备工艺的进步，多孔金属的轻质和多功能优点正引起各领域的关注。其中，通孔型多孔金属的吸声特性也成为噪声控制领域内的研究热点之一。作为被动式吸声材料，通过合理设计，多孔金属可实现宽频带、高吸声的优良特性。鉴于这些优点，在极端条件如高温、高声强环境下的噪声控制方面，多孔金属具有十分良好的应用潜力。本文主要以高声强下多孔金属材料的应用为研究背景，对其在相应条件下的吸声特性开展了理论与实验研究。主要工作如下：　　
(1)针对高声压级下有限厚度多孔金属板在线性阻抗背衬条件下(背衬表面声压与声质点速度为线性关系)的吸声问题，提出了可描述不同声压级下材料层法向吸声性能的一维模型，并给出求解材料内部声质点速度的线化差分方法，以用于预测多孔金属板在高声压级下的非线性吸声性能。刚性背衬时，本文预测结果与文献结果对比符合良好。通过量纲分析，采用无量纲控制参数进行讨论，得到了关于多孔材料层声传播和吸声的一些基本非线性特性。　　
(2)在阻抗管中，对实际多孔金属板在空腔背衬、不同声压级下进行了测试，得到了材料法向表面阻抗和吸声系数随入射声压级变化的实验结果，其与理论预测结果对比符合良好，进一步验证了本文所提模型与数值方法的正确性。考虑高声强下应用多孔金属层吸声时，本文提出了设计准则。　　
(3)为研究穿孔面板覆盖多孔金属层在高声强下的吸声特性，提出了可预测高声压级下结构表面法向声阻抗的方法，并与实际两种复合结构在共振频率附近的实验结果对比，二者吻合较好，验证了预测方法。对复合结构在宽带噪声、不同总声压级激励下进行了实验，结果显示，多孔金属层和穿孔面板参数经过合适选择，不仅在线性条件可具有宽带高吸收的特性，在很宽的声级范围内也可实现稳定的宽频带、高吸声的性能。针对该类复合结构，本文提出了设计准则。