CN108346421A - 一种内置微穿孔板的蜂窝夹层吸声结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种内置微穿孔板的蜂窝夹层吸声结构，该蜂窝夹层结构由蜂窝芯、上面板、下面板及内部微穿孔板构成，所述蜂窝芯为空心圆柱形，所述蜂窝芯中设置内部微穿孔板，所述上面板及下面板分别设置在蜂窝芯的顶部及底部，所述内部微穿孔板与上面板所构成的空气腔形成一个双亥姆霍兹共振腔，与下面板所构成的空气腔形成一个共振腔共同构成具有双吸声性能的结构，所述设置了内部微穿孔板的蜂窝芯以六个为一组并以组为周期依序排列，位于同一组蜂窝芯中的六个的双亥姆霍兹共振腔的大小不同，形成梯度腔构成二次余数扩散体。本发明蜂窝夹层的双吸声效果大大提高了吸声能力，而且在低频能拓宽吸声频带，增强了结构的整体吸声性能，重量较轻，设计较为轻巧。

Description

一种内置微穿孔板的蜂窝夹层吸声结构
技术领域
本发明涉及的是一种蜂窝夹层结构，具体涉及一种在蜂窝空腔中添加微穿孔板的内置微穿孔板的蜂窝夹层吸声结构。
背景技术
由于飞机客舱内的噪声对人们的身心健康和飞行体验产生一定的影响，故飞机客舱内的噪声控制逐渐得到了人们的重视，因此需要在最大程度上对噪声能进行吸收。由于飞机对于重量十分敏感，因此设计原则是不增重的情况下消耗声能，而蜂窝结构因其质轻，比强度比刚度高的优点，广泛在飞机上使用，在此基础上如果将蜂窝夹层结构进行设计安装在飞机客舱内壁内，既能达到强度要求，又能进行噪声吸收。蜂窝夹层结构的蜂窝芯常常采用六边形、矩形等结构，本发明以圆形蜂窝夹层结构为研究对象，通过在蜂窝芯结构内添加声阻尼，以便进一步拓宽蜂窝结构的吸声频带，提高中低频吸声性能，优化飞机客舱内的环境。
发明内容
本发明的目的在于提供一种内置微穿孔板的蜂窝夹层吸声结构，以圆形蜂窝夹层结构为研究对象，通过在蜂窝芯结构内添加声阻尼，以便进一步拓宽蜂窝结构的吸声频带，提高中低频吸声效果。
为实现上述目的，本发明通过以下技术方案来实现：
一种内置微穿孔板的蜂窝夹层吸声结构，其特征在于，由蜂窝芯、上面板、下面板及内部微穿孔板构成，所述蜂窝芯为空心圆柱形，所述蜂窝芯的空腔中设置内部微穿孔板，所述上面板及下面板分别设置在蜂窝芯的顶部及底部，所述内部微穿孔板与上面板所构成的空气腔形成一个双亥姆霍兹共振腔，所述内部微穿孔板与下面板所构成的空气腔形成一个共振腔，双亥姆霍兹共振腔与共振腔共同构成具有双吸声性能的结构，所述设置了内部微穿孔板的蜂窝芯以六个为一组并以组为周期依序排列，位于同一组蜂窝芯中的六个的双亥姆霍兹共振腔的大小不同，形成梯度腔构成二次余数扩散体。
进一步的，所述蜂窝芯之间以相切的形式紧密排列。
进一步的，所述上面板是进行了微穿孔的结构。
进一步的，同一组蜂窝芯中的六个双亥姆霍兹共振腔的大小比例依次为2:8:4:2:4:1。
进一步的，所述的上、下面板与蜂窝芯之间、内部微穿孔板与蜂窝芯之间以及每个蜂窝芯之间都是胶合连接。
进一步的，蜂窝夹层吸声结构的各部分材料均为铝合金材料。
本发明是圆形蜂窝夹层结构。基于亥姆霍兹共振腔原理，通过对板进行微穿孔可增大整体结构的吸声系数，但其在中低频吸声频带较窄，因此对频带需要拓宽，而且吸声系数较低。通过对内部蜂窝结构的改变既可拓宽频带又可提高最大吸声系数，本发明以此为出发点，通过对蜂窝芯内部设置微穿孔板，一方面可在上微穿孔板与其下面的腔体形成不等高子背空气腔，从而形成二次余数扩散体，以便提供额外的低频吸声效果，拓宽吸声频带。另一方面，声波经过内部微穿孔板又与内部穿孔板下面的空气腔形成共振腔从而消耗能量，提高吸声系数。该结构只需在蜂窝芯内部增加微穿孔板，操作相对较为方便。
本发明结构较为简单，在原来蜂窝夹层结构的基础上，增加一些内部微穿孔板就可在一定程度上提高其吸声峰值，并有效拓宽吸声频带。
附图说明
图1为本发明内置微穿孔板的蜂窝夹层吸声结构的结构示意图；
图2为一组内芯中的微穿孔板的排布方式示意图；
图3为对应实施例1中设置内部微穿孔板前后的吸声系数对比图；
图4为对应实施例2中设置内部微穿孔板前后的吸声系数对比图；
图中：1.上微穿孔板，2.内部微穿孔板，3.蜂窝芯，4.下面板。
具体实施方式
现结合附图和实施例对本发明做进一步说明：
实施例1
在图1中，一种内置微穿孔板的蜂窝夹层吸声结构，其结构包括上微穿孔面板1（图中未显示其微穿孔），内部微穿孔板2，圆形蜂窝芯3和下面板4，其带内部微穿孔板2的蜂窝芯3以六个为一组进行排列，然后以六个带内部微穿孔板2的蜂窝芯3为一个周期排列过去，考虑到重量及操作原因，可空缺一排之后（如图1中第二排无内部微穿孔板2）到第三排再进行和第一排相同的排列方式。
蜂窝结构各部分材料均为铝合金材，各铝合金材是胶合连接。圆形蜂窝芯3高度为60mm，直径为15mm，壁厚为0.5mm，上下面板1，4厚度都为0.5mm，上微穿孔面板1的微穿孔孔径为0.5mm，穿孔面积率为4%，内部微穿孔板2的直径为14mm，厚度为0.5mm，穿孔情况和上微穿孔面板1相同，各个圆形蜂窝芯3都以相切的形式紧密相连形成整个蜂窝芯，设置一组微穿孔板2之后，内部微穿孔板2上面形成15、60、30、15、30、7.5mm的空气腔，如图2所示，上微穿孔面板1与其下面形成的空气腔体组成二次余数扩散体，来拓宽吸声频带，内部微穿孔面板2与其下面的空气腔体形成亥姆霍兹共振腔从而增大吸声性能。通过COMSOL软件，将结构模型在压力声学模块中建立，设置声学边界条件为背景压力场，通过积分入射面的反射声能和入射声能，代入公式即可得到吸声系数，仿真结果如图3中所示，内置微穿孔板与无内置微穿孔板相比，吸声系数峰值提高接近0.3-0.4，吸声频带至少可增加OCT测量方法下的1个带宽。
实施例2
蜂窝结构构成参考图1，各部分材料均为铝合金材，各铝合金材是胶合连接。圆形蜂窝芯3高度为60mm，直径为15mm，壁厚为0.5mm，上下面板1，4厚度都为0.5mm，上微穿孔面板1的微穿孔孔径为0.5mm，穿孔面积率为4%，内部微穿孔板2的直径为14mm，厚度为0.5mm，穿孔直径为0.2mm，穿孔面积率为2%，各个圆形蜂窝芯3都以相切的形式紧密相连形成整个蜂窝芯，设置一组微穿孔板之后，内部微穿孔板2上面形成15、60、30、15、30、7.5mm的空气腔，对应其下面也形成空气腔，周期排布方式及吸声原理都和实施例1相同。通过COMSOL软件建模，过程和实施例1中类似。结果如图4所示，内置微穿孔板与无内置微穿孔板相比，吸声系数峰值提高0.4-0.5，吸声频带可增加至少OCT测量方法下的1.5个带宽，吸声系数提高显著，比实施例1结构的整体吸声效果好，可作为优选。
此外，结构材料选取，上微穿孔面板1穿孔直径，厚度，蜂窝芯3高度，内部微穿孔板2的穿孔情况等都可根据实际情况进行选取，内部微穿孔板2位置也可多样化。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变换或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种内置微穿孔板的蜂窝夹层吸声结构，其特征在于，由蜂窝芯、上面板、下面板及内部微穿孔板构成，所述蜂窝芯为空心圆柱形，所述蜂窝芯的空腔中设置内部微穿孔板，所述上面板及下面板分别设置在蜂窝芯的顶部及底部，所述内部微穿孔板与上面板所构成的空气腔形成一个双亥姆霍兹共振腔，所述内部微穿孔板与下面板所构成的空气腔形成一个共振腔，双亥姆霍兹共振腔与共振腔共同构成具有双吸声性能的结构，所述设置了内部微穿孔板的蜂窝芯以六个为一组并以组为周期依序排列，位于同一组蜂窝芯中的六个的双亥姆霍兹共振腔的大小不同，形成梯度腔构成二次余数扩散体。
2.根据权利要求1所述的一种内置微穿孔板的蜂窝夹层吸声结构，其特征在于，所述蜂窝芯之间以相切的形式紧密排列。
3.根据权利要求1所述的一种内置微穿孔板的蜂窝夹层吸声结构，其特征在于，所述上面板是进行了微穿孔的结构。
4.根据权利要求1所述的一种内置微穿孔板的蜂窝夹层吸声结构，其特征在于，同一组蜂窝芯中的六个双亥姆霍兹共振腔的大小比例依次为2:8:4:2:4:1。
5.根据权利要求1所述的一种内置微穿孔板的蜂窝夹层吸声结构，其特征在于，所述的上、下面板与蜂窝芯之间、内部微穿孔板与蜂窝芯之间以及每个蜂窝芯之间都是胶合连接。
6.根据权利要求1所述的一种内置微穿孔板的蜂窝夹层吸声结构，其特征在于，蜂窝夹层吸声结构的各部分材料均为铝合金材料。
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