可调节吸声频率的蜂窝-微穿孔板复合结构设计方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN109584855A(43)申请公布日2019.04.05(21)申请号201910026515.1(22)申请日2019.01.11(71)申请人南昌航空大学地址330063江西省南昌市丰和南大道696号(72)发明人吴锦武张翔田文昊(74)专利代理机构南昌市平凡知识产权代理事务所36122代理人许艳(51)Int.Cl.G10K11/162(2006.01)G10K11/172(2006.01)权利要求书2页说明书4页附图4页(54)发明名称可调节吸声频率的蜂窝-微穿孔板复合结构设计方法(57)摘要本发明公开了一种可调吸声频率蜂窝-微穿孔板复合结构设计方法，根据微穿孔板穿孔率的改变对于微穿孔的吸声的影响方式，设计一种机械的转动结构来改变芯内微穿孔板实际参与吸声的穿孔数目，以达到改变其穿孔率的目的；结构按照多层微穿孔板理论进行处理。本发明蜂窝板可根据具体场景的需要，调节其对于中低频噪声的吸收峰值以达到最佳的降噪效果；可以单元的形式与普通蜂窝板进行混合装配，工程制造比较容易实现；在一板多用的情况下，还保持了蜂窝板所拥有的质轻的特点，在航空航天中都有着十分广泛的应用前景。CN109584855ACN109584855A权利要求书1/2页1.可调吸声频率蜂窝-微穿孔板复合结构设计方法，蜂窝夹层板由上表面板与下表面板及其中间夹有的蜂窝芯组合构成，其特征在于，在上表面板设置有穿孔，蜂窝芯内部设置有微穿孔板，微穿孔板的下面设置有调节板，调节板的下方中心固定连接有刚性杆，刚性杆5垂直穿过下表面板；设计步骤如下：1)根据微穿孔板穿孔率的改变对于微穿孔的吸声的影响方式，对于微穿孔吸声体，在正入射时候的吸声系数设定为：其中，声阻抗率：Z＝R+jωM+ZD(2)用空气中的特性阻抗ρc归一化而得到相对声阻抗：Z/ρc＝r+jωm-j·cot(ωD/c)(3)其中，相对声阻r和相对声质量m分别为：和而穿孔板常数：其中，μ为空气的运动粘度系数，t为板厚，d为穿孔直径，D为腔厚，p是穿孔面积占全板面积的百分比，f是声音频率，板后空腔的声阻抗率为：ZD＝-jρccot(ωD/c)(7)微穿孔吸声体在共振时吸声系数达到最大值，此时，最大吸声系数值为；吸声系数达到最大的频率即共振频率f0满足：2πf0m-cot2(πf0D/c)＝0(9)半吸收频带宽度为：Δf/f0＝(2πf0D/c)·(1+r)(10)由上述理论公式可知，穿孔率p减小时，相对声质量m增大，共振频率f0减小，最大吸声系数α0增大，即吸收频率向低频移动并变高；2)基于上述α0、f0随p的变化规律，设计一种机械的转动结构来改变芯内微穿孔板实际参与吸声的穿孔数目，以达到改变其穿孔率的目的；其中，可通过微穿孔板密排即三角形排列时的穿孔率计算公式：2CN109584855A权利要求书2/2页式中，B为孔间距，计算可得穿孔的具体分布位置参数方便挡板的设计；3)根据公式(4)、(5)、(6)、(8)进行数值计算，当小孔直径d＝0.5mm、板厚t＝0.5mm时，计算得出穿孔率在5.5％以下时，微穿孔板在中低频中的最大吸声系数才能保持在0.5以上，由于该计算只考虑到最大吸声系数，则在实际设计中应相应的选取更低穿孔率的模型以使吸声系数为0.5时的带宽更宽，设计时依据这个原则进行处理；4)由于微穿孔板吸声原理是空气分子携带声波传递的能量在小孔附近而来回摩擦消耗所达到能量吸收的，那么蜂窝板上表面板设计成为微穿孔板会更有利于吸声，结构按照多层微穿孔板理论进行处理；设双层微穿孔吸声体两层微穿孔板m1，r1和m2，r2，其后空腔各为D1和D2，根据其等效电路，可求得双层串联结构的相对声阻抗：当后腔共振频率较高时，可证双层微穿孔板结构的共振频率等于或低于由式(13)决定的值，分析可知，使用双层串联结构时，r值增加，吸收频带向低频扩展。2.根据权利要求1所述的可调吸声频率蜂窝-微穿孔板复合结构设计方法，其特征在于，所述调节板的中心为正多边形，正多边形每条边连接有条形片。3CN109584855A说明书1/4页可调节吸声频率的蜂窝-微穿孔板复合结构设计方法技术领域[0001]本发明属于蜂窝-微穿孔板复合结构设计的一种低噪声设计方法，特别涉及可调节吸声频率的蜂窝-微穿孔板复合结构设计方法。背景技术[0002]蜂窝夹层复合结构广泛应用于航空、建筑工程领域，因此研究蜂窝夹层复合板结构的噪声特性以及低噪声设计方法，以期其在该领域得到更广泛应用，对蜂窝夹层复合板结构的减振降噪具有重大意义。现有的普通圆形蜂窝夹层板结构(如图1所示)是由上表面板1与下表面板2中间夹有蜂窝芯6而组合构成，在中高频状态下具有隔声性能。对于应用于航空航天等领域的蜂窝夹层板结构一般处于中低