一种基于声学黑洞的复合空腔隔声降噪结构制造技术

本发明专利技术公开了一种基于声学黑洞的复合空腔隔声降噪结构。该结构的主体是板结构，板结构上规律排布着若干个结构单元，板结构上下面的距离相等，主要设计是板间的复合空腔。结构单元主体是声学黑洞结构，其中曲线由方形孔端呈幂律型逐渐向圆孔端减小，在接近圆孔空腔末端较短处，空腔半径不再变化，以完成结构的轮廓过渡，使得声能更好地聚集，但是单个声学黑洞的结构效果并不理想，所以还需要结合复合空腔对声能的热耗散作用，在轮廓边缘添加数个规律排布的空腔，综合声学黑洞效应，声流效应和热粘性声学效应充分提高隔声效果。其中空腔内可以填充阻尼材料，隔声棉等隔声材料进一步提高隔声作用。高隔声作用。高隔声作用。

【技术实现步骤摘要】
一种基于声学黑洞的复合空腔隔声降噪结构


[0001]本专利技术一种被动隔振结构，属于隔声降噪领域。

技术介绍

[0002]环保问题更受到重视，噪音污染亟待解决。目前来说，隔声降噪主要分为主动隔声和被动隔声。主动隔声的方式主要是产生一个与振源相位相反的波与振源输出的波相互抵消，从而达到隔振效果；而被动隔声是在传播过程中添加隔声材料或隔声结构从而削弱声波的强度，其中，被动隔声一般需要添加材料从而对被隔声物体的轻量化原则和稳定原则相违背。声学黑洞技术属于被动隔声，但其身减材特性使得其在众多结构中脱颖而出，声学黑洞技术在近年来得到飞速发展。
[0003]声学黑洞(Acoustic Black Hole,ABH)是指一种通过结构上的幂律变化(h(x)＝εxm,m≥2)诱导弯曲波波速在结构末端降为零的被动隔声降噪技术，但由于考虑到制造上的缺陷，结构末端无法满足理论上的要求，使得大量的弯曲波产生反射，无法使得隔声的效率达到理想状况。综合其他隔声理论，结合多种降噪技术有利于提高声学黑洞结构的效率，除此之外，还可以通过改变结构提高隔声的效率，增强结构的实用性。微腔对声波耗散的影响是一个全新的领域，相关的研究非常少，在声学应用当中，能给予的理论支撑还不够完善，主要是涉及热粘性声学的领域。

技术实现思路

[0004]本专利技术旨在提高全频段的隔声效率，提出一种基于声学黑洞的复合空腔隔声降噪结构。
[0005]为实现一种基于声学黑洞的复合空腔隔声降噪结构。该结构的主体是板结构，板结构上规律排布着若干个结构单元，板结构上下面的距离相等，主要设计是板间的复合空腔。空腔主体是声学黑洞结构，空腔的主要的轮廓由方形孔端与微型圆孔空腔放样而成，其中曲线由方形孔端呈幂律型逐渐向圆孔端减小，在接近圆孔空腔末端较短处，空腔半径不再变化，以完成结构的轮廓过渡，使得声能更好地聚集，但是单个声学黑洞的结构效果并不理想，所以还需要结合空腔对声能的热耗散作用，在轮廓边缘添加数个规律排布的空腔，充分利用板空间，使得能够在有限空间内，极大地提升隔声效率。
[0006]上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0007]可供选择的，所述分段函数为：
[0008][0009]其中，x表示距圆形空腔末端的距离，即距圆形板侧2的距离，x1为微型空腔3的长度，h(x)表示放样曲线与隔声单元中心面A的距离，h1表示圆形空腔3的半径，ε表示幂律曲线的常系数，m(m≥2)表示幂律指数的数值。
[0010]可供选择的，末端圆形空腔3半径不变的长度必须在满足能够产生湍流，即声流效应的前提下，根据声学黑洞5的长度和整体板厚度进行调整。
[0011]可供选择的，空腔的在结构上的设置。数个空腔以平行于面A或垂直于面A与声学黑洞形成相贯结构，或以中轴线1为旋转中心进行规律排布，本专利技术选择后者进行设置。
[0012]可供选择的，板结构的形状可以根据应用情况作出调整，即可以不限制是板结构，也可以设置呈球形分布或其他无规则形状，但隔声单元必须规则排列，以达到理想效果。
[0013]本专利技术公开了一种基于声学黑洞的复合空腔隔声降噪结构，所述结构结合了声学黑洞与微型空腔的结构，旨在提高宽频的吸声效率。
附图说明
[0014]图1所示为本专利技术的基于声学黑洞的复合空腔隔声降噪结构整体示意图；
[0015]图2所示为本专利技术的基于声学黑洞的复合空腔隔声降噪结构的隔声单元示意图；
[0016]图3所示为本专利技术的基于声学黑洞的复合空腔隔声降噪结构的隔声单元空腔示意图；
[0017]图4所示为本专利技术的基于声学黑洞的复合空腔隔声降噪结构的速度流场图；
[0018]图5所示为本专利技术的基于声学黑洞的复合空腔隔声降噪结构的声压特性图；
[0019]图6所示为本专利技术的基于声学黑洞的复合空腔隔声降噪结构仿真的隔声量曲线图；
[0020]图中，A
‑
隔声单元中心面，1
‑
隔声单元中心线，2
‑
圆形孔侧，3
‑
微型空腔，4
‑
复合微型空腔，5
‑
声学黑洞与微腔过渡曲面，6
‑
方形孔侧。
具体实施方式
[0021]本专利技术目的是提供一种基于声学黑洞的复合空腔隔声降噪结构，以提高全频段的隔声效率。
[0022]为使本专利技术的原理、特点和优点能够明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作出进一步地详细说明，其中，附图仅作示例性说明，并非对专利的限制。
[0023]如图1所示，本专利技术由多个隔声单元规律分布在板结构上，其中板结构不作严格显示，可根据实际需求来改变板结构，如球形结构或其他无规则结构使其能够包裹噪声源，达到良好的吸声效果。
[0024]如图2所示，为隔声的基本单元。图3为隔声单元的空腔示意图。空腔主体是声学黑洞结构，空腔的主要的轮廓由方形孔端6与微型圆孔空腔2放样而成，其中曲线由方形孔6端呈幂律型逐渐向圆孔2端减小，在接近圆孔空腔2末端较短处，空腔半径不再变化，以完成结构的轮廓过渡，使得声能更好地聚集，但是单个声学黑洞的结构效果并不理想，所以还需要结合空腔对声能的热耗散作用，在轮廓边缘添加数个规律排布的复合空腔4，充分利用板空间，使得能够在有限空间内，极大地提升隔声效率。其中空腔内可以填充阻尼材料，隔声棉等隔声材料进一步提高隔声效果。
[0025]可供选择的，所述分段函数为：
[0026][0027]其中，x表示距圆形空腔末端的距离，即距圆形板侧2的距离，x1为微型空腔3的长度，h(x)表示放样曲线与隔声单元中心面A的距离，h1表示圆形空腔3的半径，ε表示幂律曲线的常系数，m(m≥2)表示幂律指数的数值。
[0028]可供选择的，末端圆形空腔2半径不变的长度必须在满足能够产生湍流，即声流效应的前提下，根据声学黑洞5的长度和整体板厚度进行调整。
[0029]可供选择的，空腔的在结构上的设置。数个空腔以平行于面A或垂直于面A与声学黑洞形成相贯结构，或以中轴线1为旋转中心进行规律排布，本专利技术选择后者进行设置。
[0030]声学黑洞空腔对弯曲波有汇聚作用，诱导弯曲波的波长增大，波速减小，在此过程中，声能很大一部分以热能形式耗散在介质中，一般情况下，介质为空气。在聚集过程中，部分声能进入各个复合微型空腔 4，聚集之后，声能汇入微型空腔3，受热粘性作用的影响，产生声流效应，致使声能进一步耗散。根据热粘性声学，可知粘性边界层厚度为：
[0031][0032]式中，f为波的频率，μ为介质的粘度系数，ρ0为介质的密度。据式可知，随着频率地降低，边界层的厚度应该增加，随着空腔半径地缩小，粘性耗散对低频的作用效果越明显。
[0033]如图4为本专利技术的速度流场图。如图5为本结构的声压特性图。在低频声域，在复合空腔内的声线并不多，其速度也比较低，这是由于本身声压和声速比较低引起的，声线最为密集的是靠近空腔2的复合空腔，在这一部分中复合空腔，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于声学黑洞的复合空腔隔声降噪结构，其特征在于，采用多个单元规律排列分布在板结构上，单元轮廓主要由方形放样到圆形，放样曲线要求呈幂律型，其中圆形尺寸与复合空腔的尺寸接近，空腔分布在过渡的轮廓上。轮廓一面的方程方程为满足...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁霄，梁浩峰，王胜胜，储嘉明，刘俊涛，马劲，
申请(专利权)人：湘潭大学，
类型：发明
国别省市：