[发明专利]一种亚波长低频宽带非对称通风消声器

说明书

本发明涉及消声器技术领域，特别涉及一种亚波长低频宽带非对称通风消声器，包括骨架，所述的消声器上具有通风孔，所述的消声器骨架上具有若干大小不同的空腔，空腔布置在通风孔的四周，所述的消声器骨架的正面设有与空腔相通的通孔，所述的消声器的反面为平整面，本发明设有通风孔，保证了消声器工作时空气的正常流通，以及工作管道中热能的通畅耗散，解决了空气流通及热能耗散的问题；本发明的消声器为双向非对称消声器，正向入射和反向入射时的声能量传输损耗一致，但声吸收系数不同可用于各种不同的消声场合。

技术领域

本发明涉及消声器技术领域，特别涉及一种亚波长低频宽带非对称通风消声器。

背景技术

低频声波的抑制在国防工业和日常生活等领域都有着重大的意义。然而由于低频声波具有超强的穿透与衍射能力，使得低频声波的吸收一直是声学界长期关注但尚未得到有效解决的难题。传统吸声材料(比如多孔吸声材料)主要依赖于声波与材料骨架之间的相互摩擦，将声能通过耗散、热传导和分子弛豫过程转化成热能。根据经典的线性响应理论，低频声波的有效吸收依赖于吸声材料厚度的增加和密度的增大，使其无法满足利用小尺寸控制大波长声波的要求，故在实际中难以应用。

此前人们发现，特定形状尺寸的单一声学共振器(比如亥姆霍兹共鸣器)在共振频率附近能实现低频声波的完全吸收，达到完美消声器的效果，且共振器尺寸处于亚波长范围。最近出现的一种利用高对称性折叠空间结构中低有效声速效应构建的具备超慢声速的流体微单元，在空气中实现了单极(518Hz)、偶极(1080Hz)、四极(1188Hz)、八极(1320Hz)以及二阶单极(1549Hz)等共振模式。实验表明，此流体微单元在上述多极子共振频率附近有完美的声能量局域特性和优秀的吸声性能。但是由于对称性设计，此单元尚不具备非对称声传输及通风特性，也限制了其使用范围。

根据声学互易性原理，声波从正反两个方向入射声阻抗介质时声波透射系数是对称的，但是如果正反两个方向的空间对称性被打破，声波反射系数可以是不同的，即对于同一消声器，相同频率下的消声效率是非对称的。

发明内容

为了解决现有技术存在的现有的消声器为对称设置且通风性能不好，限制其使用范围的问题，本发明提供一种扩大消声器的使用范围的亚波长低频宽带非对称通风消声器。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种亚波长低频宽带非对称通风消声器，包括骨架，所述的消声器上具有通风孔，所述的消声器骨架上具有若干大小不同的空腔，空腔布置在通风孔的四周，所述的消声器骨架的正面设有与空腔相通的通孔，所述的消声器的反面为平整面。

进一步的，所述的通风孔为设置在骨架中心的方孔，使得骨架整体呈回字形。

进一步的，所述的空腔均为长方体空腔，相邻空腔之间具有薄壁，空腔与骨架外壁之间也具有薄壁。

进一步的，所述的通孔沿长方体空腔的宽度方向或长度方向设置在中间位置。

进一步的，通孔延伸至与长方体空腔侧壁平齐。

进一步的，所述的空腔包括横向排列在骨架上端第一空腔、第二空腔和第三空腔，空腔还包括竖向并列在骨架其中一侧的第四空腔和第五空腔以及竖向设置在骨架另一侧的第六空腔，所述的第六空腔下方横向设置第七空腔，横向排列的第一空腔、第二空腔、第三空腔和第七空腔的通孔均竖向设置，竖向排列的第四空腔、第五空腔和第六空腔的通孔均横向设置。

进一步的，所述的第一空腔、第二空腔和第三空腔的体积比为1.8:2.8:4.8，所述的第四空腔和第五空腔的体积比为5.8:0.8。

进一步的，所述的消声器的吸声频段为647～1600Hz，声波波长为21～53cm。

进一步的，通风孔占整个消声器截面积的10～20％。

进一步的，通风孔占整个消声器截面积的16％。