CN102693719A

CN102693719A - 连通率变化的半开孔泡沫吸声结构

Info

Publication number: CN102693719A
Application number: CN2012101787640A
Authority: CN
Inventors: 孟晗; 辛锋先; 卢天健
Original assignee: Xian Jiaotong University
Current assignee: Xian Jiaotong University
Priority date: 2012-06-01
Filing date: 2012-06-01
Publication date: 2012-09-26

Abstract

一种连通率变化的半开孔泡沫吸声结构，其连通率沿声波入射方向呈增大变化，该变化为沿声波入射方向呈突增变化或沿声波入射方向呈线性递增变化；当声波由连通孔隙向主孔隙传播时,由于体积突然膨胀十倍至数十倍，则声波动能因体积突变而衰减，声能迅速对外做功，转化为热能耗散。相比原来的均质结构，连通率变化结构前端连通率较小，会增大这一吸声效应，而后端较大的连通率又使结构的共振频率向低频偏移，从而使连通率变化的半开孔泡沫吸声结构的整体吸声性能提高，本发明和均质半开孔泡沫吸声结构相比，中低频吸声性能提高了30%～50%。

Description

连通率变化的半开孔泡沫吸声结构

技术领域

本发明涉及一种半开孔泡沫吸声结构，具体涉及一种连通率变化的半开孔泡沫吸声结构。

背景技术

随着社会发展，噪声问题日渐严重。噪声直接影响了人类的生活质量，甚至对人类的心理、生理等诸多方面也有不可低估的影响，所以，噪声是一种危害严重的污染，必须加以控制。目前，建筑及各工程领域通过吸声原理来控制噪声的已成为非常经济、合理、有效的一种手段。

吸声是指声音入射到某种介面上并通过该种介质过程中声波能量转化为热能而耗散的现象。材料吸声能力由吸声系数表征，吸声系数即为所吸收声能量与入射总声能量之比，吸声系数越大，表示材料声吸收能力越强。开孔泡沫材料由于其吸声系数大、比重小、且对恶劣的工况环境有显著的适应性而被广泛的应用为吸声材料。根据惠更斯原理，声源的振动引起介质质点振动，振以由扰动的形式传播。开孔泡沫材料具有许多微小的间隙和连续的气泡，因此具有一定的通气性。当声波入射到开孔泡沫材料时，声波的扰动引起间隙以及气泡内的空气发生剧烈运动，造成空气和孔壁的产生强烈摩擦。由于摩擦阻力和空气粘滞力的作用，使相当一部分声能转化为热能，产生的热能由空气与孔壁的热交换作用而迅速耗散，从而使声波能量显著衰减。

半开孔泡沫是一种特殊的开孔泡沫，吸声原理与开孔泡沫一致，其孔隙连通性比普通开孔泡沫材料小，因此可以通过合理设计其结构参数，利用其高流阻米达到吸声性能的优化。半开孔泡沫由渗透法制备，制备时将熔化的金属溶液倾倒入装满一定大小的水溶性颗粒的容器，待液体凝固，将颗粒溶于水取出，即可得到半开孔泡沫。这种结构制备简单，且具有较好的吸声性能，所以是一种具有很好应用前景的材料。半开孔泡沫可以用三个独立的物理参数表征，包括孔径D、连通率δ＝d/D，和孔隙率Ω。同开孔泡沫相同，半开孔泡沫高频吸声性能好，低频吸声性能较差。

发明内容

为解决上述现有技术中存在的问题，本发明的目在于提供一种连通率变化的半开孔泡沫吸声结构，能够提高泡沫材料在低频的吸声性能。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种连通率变化的半开孔泡沫吸声结构，所述半开孔泡沫吸声结构的连通率沿声波入射方向呈增大变化。

所述半开孔泡沫吸声结构的连通率沿声波入射方向呈突变增大变化。

所述半开孔泡沫吸声结构的连通率沿声波入射方向呈线性递增变化。

本发明连通率变化的半开孔泡沫吸声结构，和均质半开孔泡沫吸声结构相比，中低频吸声性能提高了30％～50％。由于前段较小的连通率会增大材料的空气流阻，从而提高材料的吸声性能。另外，根据半开孔泡沫的一个重要吸声机理：当声波由连通孔隙向主孔隙传播时，由于体积突然膨胀十倍至数十倍，则声波动能因体积突变而衰减，声能迅速对外做功，转化为热能耗散。相比原来的均质结构，连通率变化结构前端连通率较小，会增大这一吸声效应，而后端较大的连通率又使结构的共振频率向低频偏移，从而使连通率变化的半开孔泡沫吸声结构的整体吸声性能提高。

附图说明

图1为本发明连通率呈突变增大变化示意图。

图2为本发明连通率呈线性增大变化示意图。

图3为连通率突变半开孔泡沫与均质半开孔泡沫吸声性能比较。

图4为连通率线性递增半开孔泡沫与均质半开孔泡沫吸声性能比较。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

如图1所示，为本发明优选的连通率呈突增变化示意图，设均质半开孔泡沫连通率δ，将前半段连通率变为δ₁，后半段连通率变为δ₂，且δ₁＜δ₂，

如图2所示，为本发明优选的连通率呈线性增大变化示意图，设均质连通率δ，将连通率沿声波入射方向逐层变为δ₁、δ₂、δ₃、δ₄，呈线性增大变化，且

δ = \frac{δ_{1} + δ_{2} + δ_{3} + δ_{4}}{4} .

实施例1

设存在均质半开孔泡沫沿声入射方向厚度为10mm，连通率为0.25，孔径为1.24mm，孔隙率为66.8％。将前5mm连通率为改为0.2，后5mm连通率为改为0.3。均质半开孔泡沫与连通率突变半开孔泡沫质量体积相同，但是中低频吸声性能提高了30％～40％，如图3所示，为本实施例连通率突变半开孔泡沫与均质半开孔泡沫吸声性能比较。

实施例2

设存在均质半开孔泡沫沿声波入射方向厚度为10mm，孔径为1.24mm，连通率为0.25，孔隙率为66.8％。将连通率变化为沿声波入射方向从0.16到0.34线性变化。连通率线性递增半开孔泡沫与均质半开孔泡沫质量体积相同，但是中低频吸声性能提高了30％～50％，如图4所示，为本实施例连通率线性递增半开孔泡沫与均质半开孔泡沫吸声性能比较。

Claims

1.一种连通率变化的半开孔泡沫吸声结构，其特征在于：所述半开孔泡沫吸声结构的连通率沿声波入射方向呈增大变化。

2.根据权利要求1所述的连通率变化的半开孔泡沫吸声结构，其特征在于：所述半开孔泡沫吸声结构的连通率沿声波入射方向呈突变增大变化。

3.根据权利要求1所述的连通率变化的半开孔泡沫吸声结构，其特征在于：所述半开孔泡沫吸声结构的连通率沿声波入射方向呈线性递增变化。