[发明专利]一种可调亚波长低频吸声结构

说明书

本发明提出的一种可调亚波长低频吸声结构，其特征在于，包括多孔吸声材料基底和至少一个卷曲结构，卷曲结构嵌设在多孔吸声材料基底内，卷曲结构内部为中空结构，卷曲结构上设有用于使流体进入中空结构的开口，多孔吸声材料基底具有微孔，卷曲结构的开口与多孔吸声材料基底的微孔连通使卷曲结构与多孔吸声材料基底形成复合吸声结构，其中，复合吸声结构处于临界耦合状态时，实现完美吸声。本发明可有效提高低频吸声系数，尤其当复合吸声结构满足临界耦合条件时，可在低频区域实现完美吸声，甚至可实现多带的完美吸声，有效实现了基础共振模式和高次模式的综合利用。

技术领域

本发明涉及低频减振降噪领域领域，具体涉及一种可调亚波长低频吸声结构。

背景技术

可听声吸收是房间声学、管道噪声控制和环境声学研究的重要内容。由于低频声在材料中的弱损耗，低频高效声吸收面临挑战。传统的多孔材料广泛的应用于声吸收，可是由于1/4波长的厚度限制，低频声吸收所需材料厚度限定了多孔材料的使用范围。而且，多孔材料适用于高频吸声且有效吸声频带较宽，但其低频吸声效果差。现有技术中常采用空腔共振提高低频吸声系数，但提高程度有限。

发明内容

基于背景技术存在的技术问题，本发明提出的一种可调亚波长低频吸声结构。

本发明提出的一种可调亚波长低频吸声结构，其特征在于，包括多孔吸声材料基底和至少一个卷曲结构；

卷曲结构嵌设在多孔吸声材料基底内，卷曲结构内部为中空结构，卷曲结构上设有用于使流体进入中空结构的开口，多孔吸声材料基底具有微孔，卷曲结构的开口与多孔吸声材料基底的微孔连通使卷曲结构与多孔吸声材料基底形成复合吸声结构；

其中，复合吸声结构处于临界耦合状态时，实现完美吸声。

优选地，卷曲结构为卷绕成平面螺旋或立体螺旋的的长管，长管两端封闭，长管上设有用于连通长管内部和多孔吸声材料基底的微孔的开口。

优选地，卷曲结构包括吸声单体和隔板，吸声单体嵌设在多孔吸声材料基底内，吸声单体具有内腔，隔板设置在内腔内部并将内腔隔成螺旋流道，吸声单体上设有用于连通螺旋流道和多孔吸声材料基底的微孔的开口。

优选地，复合吸声结构的临界耦合经由下列公式使该复合吸声结构的泄露能量和损耗能量达到平衡，使其在此条件下达到理论上的完美吸声：

其中，为损耗品质因数，用于描述卷曲结构的热粘滞和多孔吸声材料基底中的粘滞损耗；

为泄露品质因数，用于描述多孔吸声材料基底的散射泄露能量。

优选地，多孔吸声材料基底的流阻、孔隙率和孔径、长度、宽度、厚度等参数依据实际情况选择，卷曲结构的形状、横截面、长度、开口方向等参数根据实际情况和多孔吸声材料基底的参数选择，使复合吸声结构满足或接近处于临界耦合状态。

优选地，当复合吸声结构满足临界耦合条件时，复合吸声结构的表面等效声阻抗与背景流体特征阻抗的比值等于1。

优选地，卷曲结构由3D打印而成。

优选地，多孔吸声材料基底采用三聚氰胺材料或亚麻制成。

优选地，还包括用于将复合吸声结构固定在安装表面的第一连接件，复合吸声结构通过第一连接件与安装表面固定连接。

优选地，还包括用于将复合吸声结构固定在安装表面并使复合吸声结构和安装表面之间留有空气腔的第二连接件，复合吸声结构通过第二连接件与安装表面固定连接。

本发明提出的一种可调亚波长低频吸声结构，具有以下有益效果：