[实用新型]一种宽频通风隔声窗单元结构及宽频声屏障

说明书

本实用新型涉及一种宽频通风隔声窗单元结构及宽频声屏障，宽频通风隔声窗单元结构包括内部螺旋叶片(1)、空心管(2)和薄壁外壳(3)，所述空心管(2)的外壁固定连接内部螺旋叶片(1)，所述内部螺旋叶片(1)的外缘罩设薄壁外壳(3)，所述内部螺旋叶片(1)包括设于空心管(2)的外壁中央四周的固定螺旋层(5)以及固定螺旋层(5)两侧的号筒型螺旋层(4)，所述固定螺旋层(5)的螺旋叶片为固定螺距的叶片，所述号筒型螺旋层(4)的螺旋叶片为螺距梯度变化的螺旋叶片。与现有技术相比，本实用新型具有提高隔声效果、适用范围广等优点。

技术领域

本实用新型涉及噪声治理设备技术领域，尤其是涉及一种宽频通风隔声窗单元结构及宽频声屏障。

背景技术

传统的声屏障在隔绝噪声的同时忽略了空气的流通，但仍有许多特殊场合除降噪外还需要通风，例如当代绿色建筑中自然通风已成为衡量的关键指标，但又会不可避免地给居民带来伴随的外界噪声。为了达到通风且隔声的效果，常见的策略是加装铺设有声衬或是穿孔隔板的通风管道，实际应用时此类通风管道一般会设计成曲折蜿蜒的路径，但在保证足够降噪量的同时也会带来较大的压强差，进一步降低了通风效果。因此，通风隔声装置的设计中通常面临着通风效果和降噪量的权衡问题。

声学超材料这一新领域开始蓬勃发展，其独特的亚波长尺寸以及功能特性在声波操控上展现了绝对的优势，如反常折射与反射、声全息以及紧密型完美吸声体等。近些年来声学超材料的出现也为通风声屏障的制备提供了新的可能性，使用局部共振单元(如Helmholtz共鸣器、薄膜以及1/4波长管)实现了在亚波长尺度的低频噪声控制。此外，在双重结构的设计中利用Fano干涉在进一步改善装置空气流通效果的同时还保证了有效的低频隔声性能。然而，前者所利用的局部共振原理仅能作用在共振频率处，而后者Fano共振意味着其仅在出现干涉的单频点附近才有窄带隔声。然而，一般用于隔声的超材料只聚焦于声波的内部路径设计，在结构的边界折射率与空气极不匹配，只能达到窄带隔声的效果。考虑到噪声通常是宽频带的情况，设计一种宽频带的隔声屏障仍然是一项巨大的挑战。尽管已经有研究采用了多次共振的方法拓宽有效吸声频带，但仍在一定程度上限制了带宽或降低了通风效果。此外，传统的通风隔声窗通常由曲折的通风管道中铺设吸声材料或吸声结构来组成，这增加了流阻，远不如直接通风的路径通风效果好。

实用新型内容

本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种宽频通风隔声窗单元结构及宽频声屏障。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种宽频通风隔声窗单元结构，包括内部螺旋叶片、空心管和薄壁外壳，所述空心管的外壁固定连接内部螺旋叶片，所述内部螺旋叶片的外缘罩设薄壁外壳，所述内部螺旋叶片包括设于空心管的外壁中央四周的固定螺旋层以及固定螺旋层两侧的号筒型螺旋层，所述固定螺旋层的螺旋叶片为固定螺距的叶片，所述号筒型螺旋层的螺旋叶片为螺距梯度变化的螺旋叶片。

优选地，所述空心管为刚性圆柱中空管。

优选地，所述号筒型螺旋层的螺旋结构由空心管的中心开孔与号筒状的螺旋板围绕组成，所述号筒型螺旋层的螺旋叶片的螺距从靠近中间固定螺旋层的螺旋叶片的螺距向外侧边缘位置的螺旋叶片的螺距梯度增大。

优选地，所述薄壁外壳为环形外壳。

优选地，所述固定螺旋层的螺旋叶片的螺旋路径为：