[發明專利]一種雙向粗糙內插管式亥姆霍茲共振吸聲結構

在審

• 申請號: 202110507589.4
• 申請日: 2021-05-10
• 公開（公告）號: CN113362796A
• 公開（公告）日: 2021-09-07
• 發明（設計）人: 辛鋒先;張磊
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: G10K11/162
• 分類號: G10K11/162;G10K11/172
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 高博

本發明公開了一種雙向粗糙內插管式亥姆霍茲共振吸聲結構，腔體的高度為20～50mm，直徑為20～30mm，腔體的上表面開有小孔，小孔內設置有雙向粗糙內插管，雙向粗糙內插管與腔體采用膠接或焊接方式連接，腔體的下表面固定在需要聲學處理的物體表面，形成雙向粗糙內插管式亥姆霍茲共振吸聲結構，在100～500Hz頻率處的吸聲系數大于0.99。本發明具有優異的低頻段吸聲性能、良好的承載能力以及輕量化的整體結構。在設計方面具有更多的可調控結構幾何參數，可根據實際場景需求進行優化調節，并且結構簡單，便于制造和組裝。

技術領域

本發明屬于空氣吸聲技術領域，具體涉及一種雙向粗糙內插管式亥姆霍茲共振吸聲結構。

背景技術

隨著低頻噪聲對人類生產生活的影響不斷擴大，對其的有效吸收越來越受到人們的關注。傳統的亥姆霍茲共振吸聲結構由微穿孔板和空氣背腔組合而成，通過聲波在腔體中的振動，從而吸收聲能達到隔音降噪的效果，其應用的場景包括但不限于影視劇院、酒店會館、以及飛機、火車等載客的設備設施。傳統的微穿孔板亥姆霍茲共振吸聲結構，對低頻段的噪聲吸收能力較差，需要增大腔體體積或增加微穿孔板厚度才能實現一定的吸聲效果，但這也造成了材料與空間的浪費，不利于實際運用。此外雖然提出了一些內插管式亥姆霍茲共振吸聲結構，但其內插管為圓柱形、花瓣形或軸向粗糙形，其聲阻抗性能較差，不能最大限度的提升整體結構對低頻噪聲的吸收性能。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于針對上述現有技術中的不足，提供一種雙向粗糙內插管式亥姆霍茲共振吸聲結構，解決了以往空氣吸聲結構中普遍存在的低頻吸聲效果不佳、有效吸聲帶寬較窄、加工制造難度大、結構尺寸較大以及輕量化難度大等問題。

本發明采用以下技術方案：

一種雙向粗糙內插管式亥姆霍茲共振吸聲結構，包括腔體，腔體的高度為20～50mm，直徑為20～30mm，腔體的上表面開有小孔，小孔內設置有雙向粗糙內插管，雙向粗糙內插管與腔體采用膠接或焊接方式連接，腔體的下表面固定在需要聲學處理的物體表面，形成雙向粗糙內插管式亥姆霍茲共振吸聲結構，在100～500Hz頻率處的吸聲系數大于0.99。

具體的，雙向粗糙內插管的內壁面半徑滿足以下函數關系：

R(z,θ)＝R_n×[1+2ε_a×cos(β_a×z/2/R_n)][1-2ε_c×sin(β_c×θ)]

其中，R_n為雙向粗糙內插管的平均內半徑，ε_a為雙向粗糙內插管的軸向相對粗糙度，β_a為雙向粗糙內插管的軸向波數，z為沿雙向粗糙內插管長度方向的坐標，ε_c為雙向粗糙內插管的周向相對粗糙度，β_c為雙向粗糙內插管的周向波數，θ為沿雙向粗糙內插管周向的坐標。

具體的，雙向粗糙內插管的平均內半徑R_n為1.5～3mm。

具體的，雙向粗糙內插管的軸向相對粗糙度ε_a為0.15～0.25。

具體的，雙向粗糙內插管的周向相對粗糙度ε_c為0.1～0.2。

具體的，雙向粗糙內插管的周向波數β_c為3～12。

具體的，雙向粗糙內插管的長度為15～30mm。

具體的，雙向粗糙內插管的軸向波數β_a為0.5π～2π。

具體的，腔體的形狀為圓柱型、棱柱型或不規則形。

具體的，腔體和雙向粗糙內插管采用鋼材、合金、樹脂、木材或復合材料制備而成。