薄膜底面Helmholtz腔声学超材料的隔声性能

• 作者: 姚宏 贺子厚 赵静波 陈鑫
• 来源期刊: 物理学报
• 关键词: Helmholtz腔 薄膜声学超材料 有限元法 隔声性能 负参数
• 年，卷（期）: 2019,（21）
• 所属期刊栏目: 电磁学、光学、声学、传热学、经典力学和流行动力学
• 页码范围: 142-153
• 页数: 12页
• 字数: 6781字
• 语种: 中文
• DOI: 10.7498/aps.68.20191131

摘要

针对低频噪声的隔离问题,设计了一种薄膜底面Helmholtz腔声学超材料,该超材料由薄膜底面Helmholtz腔附加质量单元构成.使用有限元法,计算了超材料在20-1200 Hz频段内的传输损失曲线与各阶共振频率,并在实验中验证了数值计算的真实性.研究结果表明,超材料在20 1200 Hz频段内隔声性能良好,出现了6个隔声峰,其中100 Hz以下的2个隔声峰传输损失分别高达44.29 dB与67.43 dB,整个频段内的最高传递损失为90.18 dB.相较于单一的Helmholtz腔、薄膜声学超材料或传统材料,本超材料的隔声性能有了较大提升.结合共振频率与隔声峰处的振动模式图,进一步分析了超材料的隔声机理.计算了超材料的透射系数与反射系数,使用等效参数提取法,得到了超材料的等效模量与等效密度,在隔声峰处发现了负等效密度,同时发现其等效模量接近于零,并由能量角度进一步分析了异常等效参数的产生机理.通过等效电路法,得到了超材料的声阻抗,较精确地计算了超材料的首阶共振频率,并分析了产生误差的原因.研究了附加偏心质量单元对超材料隔声性能的影响,发现附加偏心质量单元可以抑制反对称共振模态的出现,同时大大增加了超材料的隔声峰数量,在实验中这一说法得以验证.

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	陈鑫	空军工程大学研究生院	54	186	7.0	11.0
2	赵静波	空军工程大学基础部	26	58	5.0	6.0
3	姚宏	空军工程大学基础部	66	307	10.0	13.0
4	贺子厚	空军工程大学研究生院	11	7	2.0	2.0