低頻噪聲因其波長較長,不易衰減的特點,一直是噪聲控制領(lǐng)域的難點之一,對其進行有效控制也是聲學領(lǐng)域的研究熱點之一。聲學超材料是一種人工合成的周期性亞波長范疇的復合材料或結(jié)構(gòu),在低頻范圍存在負等效特性且可以用小尺寸控制大波長,因此在低頻減振降噪方面,聲學超材料具有廣闊的應(yīng)用前景。本文設(shè)計和制備了一種基于Helmholtz腔和薄膜耦合的聲學超材料結(jié)構(gòu),并通過理論計算、數(shù)值模擬和實驗驗證等對其聲學性能進行了系統(tǒng)分析研究。主要研究內(nèi)容如下:1、設(shè)計了一種基于Helmholtz腔和薄膜耦合的聲學超材料結(jié)構(gòu),此超材料由一頂端開小孔的圓柱形空腔和薄膜組合而成,建立了該聲學超材料的幾何模型,運用有限單元軟件模擬分析了此聲學超材料的振動特性和隔聲性能,并對比分析了本課題所設(shè)計的一種帶薄膜的Helmholtz腔聲學超材料和無薄膜的Helmholtz腔聲學超材料在低頻范圍內(nèi)的隔聲性能與聲壓場的分布。2、研究了聲學超材料的結(jié)構(gòu)幾何參數(shù)對隔聲性能的影響,優(yōu)化了結(jié)構(gòu)的幾何參數(shù)。運用單因素法系統(tǒng)研究了聲學超材料透射系數(shù)曲線在低頻范圍的頻率值及頻率寬度等方面的變化規(guī)律:一方面是透射系數(shù)曲線最低值所對應(yīng)的頻率值變化規(guī)律;...

【文章頁數(shù)】：68 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 課題研究背景及意義
    1.2 聲學超材料的發(fā)展
        1.2.1 聲子晶體
        1.2.2 聲學超材料
    1.3 聲學超材料的研究現(xiàn)狀
        1.3.1 薄膜型聲學超材料
        1.3.2 Helmholtz型聲學超材料
        1.3.3 雙負等效特性的聲學超材料
        1.3.4 聲學超材料的應(yīng)用研究
    1.4 研究的主要內(nèi)容及結(jié)構(gòu)安排
第二章 結(jié)構(gòu)的聲學特性計算理論
    2.1 聲波動方程
    2.2 平面聲波的透射和隔聲計算
    2.3 Helmholtz型共振器的透射系數(shù)及隔聲量
    2.4 薄膜結(jié)構(gòu)的振動分析
    2.5 本章小結(jié)
第三章 基于Helmholtz和薄膜結(jié)構(gòu)耦合的聲學超材料設(shè)計
    3.1 無薄膜的Helmholtz腔聲學超材料
        3.1.1 聲學超材料模型建立
        3.1.2 聲學超材料結(jié)構(gòu)的透射系數(shù)曲線計算
        3.1.3 無薄膜結(jié)構(gòu)的Helmholtz腔聲學超材料的等效模量
    3.2 帶薄膜結(jié)構(gòu)的Helmholtz腔聲學超材料
        3.2.1 聲學超材料模型的建立
        3.2.2 聲學超材料結(jié)構(gòu)仿真模擬計算
    3.3 兩種聲學超材料結(jié)構(gòu)的聲壓場分析
    3.4 本章小結(jié)
第四章 聲學超材料的結(jié)構(gòu)幾何參數(shù)對隔聲性能的影響
    4.1 無薄膜的Helmholtz腔聲學超材料
        4.1.1 空腔高度H對透射系數(shù)曲線的影響
        4.1.2 小孔半徑r對透射系數(shù)曲線的影響
        4.1.3 孔徑長度l對透射系數(shù)曲線的影響
    4.2 帶薄膜的Helmholtz腔聲學超材料
        4.2.1 薄膜厚度d對透射系數(shù)曲線的影響
        4.2.2 薄膜上下高度H1，H2對透射系數(shù)曲線的影響
    4.3 本章小結(jié)
第五章 聲學超材料結(jié)構(gòu)的隔聲性能實驗
    5.1 聲學超材料樣品制備
        5.1.1 兩種Helmholtz腔型聲學超材料樣品的制備
        5.1.2 薄膜施加預應(yīng)力裝置的制備
        5.1.3 薄膜上粘貼質(zhì)量塊的樣品制備
    5.2 實驗平臺建立
        5.2.1 實驗測量儀器介紹
        5.2.2 阻抗管測量隔聲原理
        5.2.3 實驗步驟及注意事項
    5.3 實驗結(jié)果分析
        5.3.1 實驗測量結(jié)果與仿真模擬結(jié)果對比分析
        5.3.2 結(jié)構(gòu)參數(shù)改變對傳聲損失的影響
        5.3.3 預應(yīng)力施加在不同厚度的薄膜時對傳聲損失的影響
        5.3.4 薄膜上粘貼不同質(zhì)量的鉛塊時對傳聲損失的影響
    5.4 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 本文總結(jié)
    6.2 研究展望
參考文獻
致謝
在學期間發(fā)表的學術(shù)論文及其他科研成果



本文編號：3932486