基于迷宫结构的亥姆霍兹共振消声单元及共振消声器.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CN106382432A(43)申请公布日2017.02.08(21)申请号201611046218.6(22)申请日2016.11.22(71)申请人苏州大学地址215123江苏省苏州市高新区科技城龙山路2号(72)发明人赖耘刘晨凯(74)专利代理机构北京智汇东方知识产权代理事务所(普通合伙)11391代理人范晓斌康正德(51)Int.Cl.F16L55/033(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图3页(54)发明名称基于迷宫结构的亥姆霍兹共振消声单元及共振消声器(57)摘要本发明提供了基于迷宫结构的亥姆霍兹共振消声单元及共振消声器，涉及噪声控制领域。所述基于迷宫结构的亥姆霍兹共振消声单元包括管道本体，与管道本体相连的连接管，以及与连接管相连通的迷宫腔体。所述迷宫腔体的声波入射端与连接管相连通，该结构共振腔能降低声子禁带高度。与传统亥姆霍兹共振腔相比可以占用更小的空间体积实现宽低频段噪声消除。所述共振消声器包括所述基于迷宫结构的亥姆霍兹共振消声单元，因此所述共振消声器在相同占有体积的前提下，能够消除更低频率的噪声。所述亥姆霍兹共振消声单元及所述共振消声器材料选用广泛，制备简单，易于装配，具有广泛的应用前景。CN106382432ACN106382432A权利要求书1/1页1.一种基于迷宫结构的亥姆霍兹共振消声单元，用于噪声消除，包括：管道本体；连接管，与所述管道本体相连的连接管；以及迷宫腔体，与所述连接管相连通，用以与所述管道本体入射方向上传来的声波产生共振，实现在某些频率处完全消除与所述入射方向对应的透射方向上的声波的效果。2.根据权利要求1所述的基于迷宫结构的亥姆霍兹共振消声单元，所述迷宫腔体采用细直管道等长度蛇行平行延伸的方式排布。3.根据权利要求2所述的基于迷宫结构的亥姆霍兹共振消声单元，其特征在于，所述迷宫腔体的细直管道可以沿任一初始方向进行延伸。4.根据权利要求1所述的基于迷宫结构的亥姆霍兹共振消声单元，其特征在于，所述迷宫腔体的声波入射端与所述连接管相连通。5.根据权利要求1所述的基于迷宫结构的亥姆霍兹共振消声单元，其特征在于，所述迷宫腔体是半封闭结构。6.根据权利要求1-5中任一项所述的基于迷宫结构的亥姆霍兹共振消声单元，其特征在于，所述管道本体、所述连接管以及所述迷宫腔体使用硬边界材料制备；可选地，所述管道本体、所述连接管以及所述迷宫腔体使用同一种硬边界材料制备。7.根据权利要求6所述的基于迷宫结构的亥姆霍兹共振消声单元，其特征在于，所述硬边界材料是指刚性边界材料，入射声波在所述刚性边界材料边界上的法向声压为零。8.一种共振消声器，包括权利要求1-7中任一项所述基于迷宫结构的亥姆霍兹共振消声单元。9.根据权利要求8所述的共振消声器，其特征在于，所述迷宫腔体以所述管道本体为主轴，从与所述连接管连通处开始呈平行螺旋状缠绕在所述管道本体周围最终形成螺旋管道。10.根据权利要求9所述的共振消声器，其特征在于：所述螺旋管道的轴向节距相等，径向节距为零；可选地，所述管道本体、所述连接管以及所述螺旋管道采用普通塑料制备。2CN106382432A说明书1/4页基于迷宫结构的亥姆霍兹共振消声单元及共振消声器技术领域[0001]本发明涉及噪声控制领域，特别是涉及一种基于迷宫结构的亥姆霍兹共振消声单元及共振消声器。背景技术[0002]管道系统在船舶、水利、化工、航天航空等领域有着非常广泛的应用背景。管道中的噪声传播和噪声控制是非常重要的研究内容。一般情况下我们采用亥姆霍兹共振器的声学共振特征消除噪声。通过设置传统的亥姆霍兹共振腔结构参数，当声波到达共振腔时，由于交界处声阻抗的变化，声波无法继续传播，在某一频率下声波将被完全反射回去，解决了管道中噪声较大的问题。[0003]附图1给出了传统的亥姆霍兹共振器示意性平面图，包括管道本体1、亥姆霍兹共振腔结构2以及连接管3。管道本体1与连接管3相通，连接管3与外置的亥姆霍兹共振腔2相通。其中，亥姆霍兹共振腔2为矩形空腔。根据经典的集中参数理论，亥姆霍兹共振器的共振频率:[0004][0005]式中：c0为声速；V为空腔体积；L为连接管长度；S为连接管横截面积；δ为声学末端修正。亥姆霍兹共振腔结构的主要尺寸有管道本体直径、连接管直径，连接管长度，和腔体的体积。若取管道本体L为0.3米，宽0.02米，亥姆霍兹共振腔结构2长0.2米，宽0.236米，连接管3长0.02米，宽0.03米，，将其作为重复单元，经由管道本体沿任一方向周期连接若干个后，经模拟软件COMSOLMultiphysics模拟，得到附图2中的亥姆霍兹共振腔透射率随声波变化图。如图2所示，黑色三角形点线表示反射率随声波频率的变化图，灰色星形点表示