基于comsol模拟微穿孔板和卷曲通道的混合吸声器低频吸声

研究背景：

具有深亚波长厚度（5cm）的吸收器对低频声音（<500Hz）的衰减在噪声控制工程中引起了极大的兴趣。然而，由于低频声音的强穿透性和普通材料的弱固有分散性，这是一项具有挑战性的任务。传统的吸声材料，如多孔材料，已被证明对高频吸声（>1000Hz）有效，但如果厚度有限，在低频时会有缺点。近年来，声学超材料的概念为低频吸声器的设计提供了新的思路。许多亚波长吸声材料或设备是基于谐振结构开发的，如装饰膜谐振器、亥姆霍兹谐振器。带有背腔的传统微孔板也是低频吸声器的良好候选者。

研究内容：

提出了一种基于微穿孔板和卷曲法布里-珀罗通道的混合声学超材料吸收器，它可以有效地吸收非常低频率（<500 Hz）的入射声波能量，具有较宽的相对吸收带宽。分析检验了所提吸收器的高效可调吸收特性，并通过数值模拟和实验验证了该吸收体的吸收特性。

图1. 混合超材料吸收器示意图

图2.论文中数值模拟的吸声系数曲线

数值模拟：

在comsol中利用压力声学接口对声学超材料的声学特性进行仿真分析。仿真分析的步骤如下所示。

（1）建立几何模型

图3.几何模型的构建

（2）设置物理场

图4.物理场的设置

（3）求解吸声系数

添加图片注释，不超过 140 字（可选）

图5.数值分析的吸声系数

通过数值分析计算得到的吸声系数曲线与文献的结果基本一致。两个吸收器使用相同的螺旋形通道构建，但使用不同的MPP，其中一种情况的参数为d=0.9 mm、t0=0.64 mm、p=0.018（左图），另一种情况下的参数为d=0.4mm、t0 =0.64 mm和p=0.048（右图）。

总之，我们提出了一种基于微穿孔面板和卷曲Fabry–P erot通道的混合声学超材料吸收器，它可以有效地吸收极低频（<500 Hz）下的入射声波能量，并具有较宽的相对吸收带宽。对所提出的吸收体的高效可调谐吸收特性进行了分析，并通过数值模拟和实验进行了验证。

我们发现，吸收主要是由微穿孔面板中声波的摩擦损失引起的。还通过图形分析复平面中的反射系数来解释这种现象。通过集成两个具有不同参数的平行吸收单元，相对吸收带宽进一步加宽至82.2%。由于亚波长厚度深、带宽相对较宽且易于制造，所提出的混合吸收器在噪声控制工程中具有广泛的潜在应用。

最后，有相关仿真需求欢迎通过公众号“320科技工作室”与我们联络。