[发明专利]穿孔板及膜腔复合型隔声罩及其隔声性能仿真计算方法

说明书

本发明提出了一种穿孔板及膜腔复合型隔声罩及其隔声性能仿真计算方法，隔声罩是由复合隔声板构成的罩体，所述复合隔声板包括由外至内叠加的背板、吸声填充层、薄膜层、框架板以及穿孔板，所述薄膜上附着有均匀布置的质量块。并且基于COMSOL Multiphysics建立了穿孔板及膜腔复合型隔声罩的仿真模型，模拟隔声罩在实际声场中的隔声效果。对穿孔板及膜腔复合型声学结构仿真发现，隔声量曲线变得平滑，改善了隔声性能，特别是对中低频噪声有较好的控制效果。

技术领域

本发明涉及低频降噪领域，尤其涉及一种薄膜型隔声罩。

背景技术

近几年，噪声污染问题越来越突出，已经是社会公认的环境污染问题之一。由于低频噪声频率低，波长较长，穿透能力强，不容易衰减，导致人们对低频噪声的控制没有显著的效果。为了提高对低频噪声的隔声效果，通常会采用增大材料厚度的方式来提升结构的隔声性能，虽然通过增加厚度可以在一定程度上改善隔声性能，但效果并不理想，厚度增加一倍，隔声量只能提高大约6dB。所以用增加厚度的方式来提升隔声效果，并不适用于对质量有严格要求的工作场合。

为了实现对低频噪声的有效控制，以及在隔声结构轻量化设计和绿色环保的要求下，就需要打破传统结构质量定律的限制。在这个情况下，声学超材料的出现为解决这些问题提供了新的思路。声学超材料可以通过对其材料和结构参数进行调节，实现对声波的传播方向和强度的控制。局域共振声学超材料是一类基于局域共振原理，较为常见的声学超材料，由于弹性波在传播过程中与声学结构的强烈耦合作用，可以阻止弹性波的继续传播，并且能够实现小尺寸结构控制大波长声波。近几年，对于新型局域共振结构轻量化的研究持续进行着，这些结构在低频降噪方面有着出色的性能，其中薄膜型局域共振声学超材料具有较强的代表性，由于其具有轻薄易实现，并且在低频声学性能优良等优势，成为了近几年声学领域研究的热点。

经过近几年对于薄膜型声学超材料的研究，已经衍生出很多新型薄膜型声学超材料。但是大多数的研究还都是针对单胞结构和小尺寸试件，对于大型薄膜型声学结构的研究较少，薄膜型隔声罩的研究更少。这是因为大尺寸薄膜型声学结构会受到大量复杂因素的影响，并且其声学性能会远远低于单胞结构。同时薄膜型隔声罩是由大量的单胞结构组成，并且每个单胞模型的尺寸很小，这就造成了薄膜型隔声罩结构十分复杂，计算过程中需要划分大量的网格，占用大量的计算资源，并且薄膜型声学结构在实际应用中有着一定的局限性，由于薄膜本身比较薄，易破损，这就导致了薄膜结构对使用环境和运输过程的要求比较高。

发明内容

发明目的：提供一种对低频噪声能够有效控制的穿孔板及膜腔复合型隔声罩及其隔声性能仿真计算方法。

技术方案：一种穿孔板及膜腔复合型隔声罩，隔声罩是由复合隔声板构成的罩体，所述复合隔声板包括由外至内叠加的背板、吸声填充层、薄膜层、框架板以及穿孔板，所述薄膜层上附着有均匀布置的质量块。

进一步，所述背板为厚度为1.8—2.2mm的钢板。

进一步，所述吸声填充层为厚度为19—21mm的玻璃丝棉。

进一步，所述薄膜层是厚度为0.45—0.55mm的硅胶薄膜，薄膜上施加预应力。

进一步，所述穿孔板的穿孔率、穿孔直径和穿孔板厚度分别为0.01、0.5mm和1mm。

进一步，所述框架板的厚度为28—32mm，采用树脂材料，所述框架板围成的内部空间由横向及竖向的隔板划分成整齐排列的正方形胞元，每个胞元的边长为38—40mm。

进一步，所述薄膜层贴合框架板的一面在对应每个胞元的正中位置设置一个质量块。

进一步，所述质量块为重量为0.2—0.3g的圆柱形质量块。

进一步，所述隔声罩包括正方体刚框架，所述复合型隔声板固定安装在框架上，且复合型隔声板的四周由隔音条封闭。