[发明专利]一种基于多孔材料的声学超结构消声器及其使用方法

说明书

本发明公开了一种基于多孔材料的声学超结构消声器及其使用方法，包括一个或多个消声结构，当为多个消声结构时，多个消声结构采用串联方式连接；所述消声结构包括外壁末端具有均匀开孔的穿孔板、隔框；所述外壁末端具有均匀开孔的穿孔板位于管道内部；所述隔框连接在所述管道的一侧；所述外壁末端具有均匀开孔的穿孔板、所述管道与所述隔框围成有吸声背腔。本发明不仅具备良好的高频吸声性能，还兼有较好的消声器低频性能，吸声工作频率更宽，且对于多谐频噪声一样适用，同时将多孔材料与声学超结构结合，分别在高、低频进行融合性吸声的降噪方法为解决管道降噪提供了一种新思路。

技术领域

本发明涉及管道消声降噪领域，具体涉及一种基于多孔材料的声学超结构消声器及其使用方法。

背景技术

在许多大型设备工作时，会产生机械噪声和空气动力噪声，其中包括大量的低频噪声。低频噪声由于波长较长，衰减率低，传播距离较远且穿透率强，因此在噪声控制时比高频更难。多孔材料作为降噪工程中最为常用的隔热隔声材料，然而无论是传统多孔材料玻璃纤维棉还是新型泡沫材料三聚氰胺，其吸声性能主要表现在高频部分，对中低频声波吸收效果不明显，因此，阻性消声器在低频阶段的消声性能有待提高。近年来，声学超构材料的发展以及声学超结构设计为解决低频噪声污染提供了一种新的解决途径。

声学超结构是由人工设计的具有亚波长厚度的单元结构，能够实现自然界普通材料不具有的性质，如负等效质量密度、负弹性模量、双负性质、负折射率、近零折射率等。在结构上声学超结构表面多呈周期性排列，可实现对声波的反射声场控制、吸声降噪以及声波传输调控。对于声学超构材料而言，虽然其可以通过人为设计对低频噪声具有优异的低频降噪能力，但其主要表现基本都是单频吸声，结构相对复杂，很难单单通过超结构得到宽频的吸声效果。而多孔材料具有宽频的中高频噪声吸收效果，因此，通过将声学超结构与多孔材料的融合设计，在宽频带内提高消声器的吸声性能就成为了一项可以实现的工程，且意义重大。不仅如此，当前对低频吸声超构材料在消声器的降噪使用研究较少，结合声学超结构和多孔材料以替代传统阻性消声器的纯泡沫结构，对提高消声器的消声带宽、消声幅值及低频吸声效果就显得更为重要。

发明内容

为了提升现有管道消声器低频段的噪声吸收效果，本发明基于多孔材料的消声器在高频吸声性能良好的特点，在其结构中融入声学超材料结构，针对低频的噪声提升吸声效果，以达到宽频带吸声降噪的目标。本发明相对于一般管道消声器来说，不仅具备良好的高频吸声性能，还兼有较好的消声器低频性能，吸声工作频率更宽，且对于多谐频噪声一样适用，同时将多孔材料与声学超结构结合，分别在高、低频进行融合性吸声的降噪方法为解决管道降噪提供了一种新思路。

为了达到以上目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于多孔材料的声学超结构消声器，包括一个或多个消声结构，当为多个消声结构时，多个消声结构采用串联方式连接；

所述消声结构包括隔框和外壁末端具有均匀开孔的穿孔板；所述外壁末端具有均匀开孔的穿孔板位于管道内部；所述隔框连接在所述管道的一侧；

所述外壁末端具有均匀开孔的穿孔板、所述管道与所述隔框围成有吸声背腔。

进一步地，所述外壁末端具有均匀开孔的穿孔板内部为空腔结构，空腔结构内部设有穿孔板，在所述外壁末端具有均匀开孔的穿孔板与穿孔板之间填充有多孔泡沫。

进一步地，所述穿孔板内部为空腔结构，所述穿孔板内部的空腔结构形成供气体通过的空气流道。

进一步地，所述空气流道的截面形状为方形或圆形。

进一步地，所述多孔泡沫采用吸声材料，其截面形状为环形。

进一步地，所述多孔泡沫具有多个由表及里相互贯通的孔。

进一步地，所述外壁末端具有均匀开孔的穿孔板由刚性材料采用一端冲孔方式制成。