[发明专利]一种基于亥姆霍兹共振原理的隔音通风结构

说明书

本发明属于声学技术领域，具体涉及一种基于亥姆霍兹共振原理的隔音通风结构。单胞是内部含有空腔的长方体，在长方体的中间区域开设一个正方形的通风区域，以起到通风的作用。在通风区域的侧边开设一个正方形的进声口，同时在进声口处向内部空腔延伸出一个具有一定长度的通道，以连接内部的空腔，这样就形成了亥姆霍兹谐振腔。单胞可以通过改变单胞通风口的面积、进声口的面积和个数、通道的长度、结构的壁厚以及厚度来实现单胞在低频范围内的隔音通风。单胞可以通过3D打印的方式进行叠加，当四个单胞叠加时所形成的隔音通风结构，可以大幅度地增加隔音的频带范围，同时，保持和一个单胞相同的通风效果。该隔音通风结构能够在实现宽带超低频隔音的基础上，保证一定的通风性。

技术领域

本发明属于声学技术领域，具体涉及一种基于亥姆霍兹共振原理的隔音通风结构。

背景技术

在现代生活中，噪声污染日益严峻，无时无刻不在影响着人类的健康与生活质量。长期暴露在噪声中会导致人产生严重的心理和生理问题，如恶心、头疼和疲劳等。同时，人们对通风效果与室内空气质量的要求越来越高。因此，隔音通风这一课题逐渐成为声学技术领域的一大热点问题。

在过去的几十年里，随着研究的不断深入，学者发现声学超材料可以用于降低低频噪声。声学超材料是指由特殊设计的人工声学微结构单元周期排列在弹性介质中构成的新型声学材料或结构，可以获得自然界材料不具有的超常物理特性。声学超材料在声隐身，超常声音传播和吸声降噪等领域都有着广泛的创新与应用，本发明就是属于声学超材料在隔音通风方向的一种结构。

现有的隔音通风装置，大多数存在制作成本较高，通风率低，仅能实现部分高频隔音和装置体积较大等问题。针对以上问题，本发明具有结构简单，制作成本低，高通风率，体积小，便于安装等特点。本发明是基于亥姆霍兹共振的原理进行设计的隔音通风结构，可以实现较低频频率范围内的隔音和一定程度上的通风。

发明内容

本发明的目的在于：针对现有技术的不足，而提供一种基于亥姆霍兹共振原理的隔音通风结构，具体涉及到隔音通风单胞和由单胞叠加组合形成的隔音通风结构。本发明所设计的隔音通风结构单胞能够通过改变单胞通风口的面积、进声口的面积和个数、通道的长度、结构的壁厚以及厚度来实现某低频范围的隔音。使用3D打印技术制备出由四个单胞叠加组成的隔音通风结构，可以实现在超低频段内的良好隔音和15～30％的通风率。同时，可以根据实际使用的场景的不同，需要的隔音通风面积不同，采用3D打印的方式组成不同面积的隔音通风结构，可为隔音通风的实际应用与理论研究提供一定的研究基础。

为了实现上述目的，本发明采用如下方案：

作为本发明所述的隔音通风结构，其原理是亥姆霍兹共振。所以本发明的结构单胞是一个具有一定体积的空腔的长方体。通过改变空腔的体积和亥姆霍兹共振腔的颈部(上述中进声口处伸出的通道)的长度，来实现某低频段内的隔音效果。

作为本发明所述的基于亥姆霍兹共振的隔音通风结构，是由四个单胞叠加组成的。四个单胞的整体外形基本相同，内部的通道长度不同。由于通道长度不同，所起到隔音效果的频率不同。当四个通道长度不同的单胞叠加时，可以起到拓宽隔音频带的作用。相比较于单胞，隔音的效果会得到大幅度地提升。但是随之而来的是，结构的厚度增加到8cm。经过实际测量，一般建筑墙体厚度在50cm左右，传统意义上的窗户的厚度为8cm左右。由此可以推断，本发明的结构可以正常使用，也符合实际意义。

作为本发明所述的基于亥姆霍兹共振的隔音通风结构，包括多个结构单胞。隔音通风结构单胞整体是长方体，这样的结构设计便于在同一个平面内进行拼接组成一个不同面积的隔音通风结构。在实际应用中，根据使用的需要可以灵活地拼接不同面积的隔音通风结构，以适用于不同的使用环境。