CN112185331A - 一种多孔混合通道超宽带吸声结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开的一种多孔混合通道超宽带吸声结构，包括盖板、侧壁和底板，盖板上设有多个过孔，盖板、侧壁和底板连接形成吸声背腔，在吸声背腔中设有横隔板和纵隔板，横隔板和纵隔板相交设置用以将吸声背腔分隔成多个子空腔，在子空腔中设有第一分隔板和第二分隔板，第一分隔板和第二分隔板均设置在横隔板上，且第一分隔板与底板设有间隙，第二分隔板的两端分别与第一分隔板和纵隔板连接用以将子空腔分隔成盘绕通道和直通道。该结构简单，体积较小，通过多个盘绕通道和直通道并联在一起，实现了低频超宽带吸声。

Description

一种多孔混合通道超宽带吸声结构
技术领域
本发明涉及噪声控制装置技术领域，具体涉及一种多孔混合通道超宽带吸声结构。
背景技术
利用轻薄的共振型声学超材料进行吸声降噪是当前的研究热点。然而，当前的共振性吸声结构设计研究遇到亟需突破的瓶颈。首先，当前的共振型声学超材料如薄膜型吸声超材料、Fabry-Pérot与Helmholtz共振型吸声超材料、多孔声学超材料等不同种类的吸声超材料已经证明了将声学超材料思想引入传统吸声材料的有效型，但也都存在着一定的局限性，如薄膜型声学超材料虽然能够以较小的质量和厚度实现低频声波的吸收，但其受制于薄膜易老化、耐高温和耐湿度能力差等缺点，结构中薄膜的张力的稳定性较差，吸声效果在长周期使用中难以保证。Fabry-Pérot与Helmholtz共振型声学超材料在深亚波长条件下，能够实现超低频声波(小于500Hz)的完美吸收，且结构性能稳定，但该类超材料吸声带宽主要属于窄带，通过并联设计不同结构参数的元胞能够有效拓宽带宽，但往往需要额外增加结构尺寸，如何在轻薄设计的理念下，保有该类超材料的低频特性的同时，拓宽低频吸声带宽值得进一步研究。同时微缝/孔类声学超材料能够实现低频吸声，但吸声往往是窄带。
旋转设备的周期性噪声随着转速的变化而变化，吸声带宽较窄的吸声结构显然不能满足使用要求。同时，吸声结构的工作环境也是需要考虑的重要因素，如车辆发动机舱室等留给吸声结构的空间十分狭小，工作过程中产生的高温及油气还可能使吸声结构变质失效。可见，设计一款能以轻薄结构实现超宽带高效吸声的吸声结构十分重要。
综上，工程中受布置空间、工作环境等限制，传统吸声结构难以实现对低频、超宽带声波的高效吸声效果。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明实施例提供一种多孔混合通道超宽带吸声结构，结构简单，体积小，具有良好的低频超宽带吸声性能。
第一方面，本发明实施例提供的一种多孔混合通道超宽带吸声结构，包括盖板、侧壁和底板，所述盖板上设有多个过孔，所述盖板、侧壁和底板连接形成吸声背腔，在所述吸声背腔中设有横隔板和纵隔板，所述横隔板和纵隔板相交设置用以将吸声背腔分隔成多个子空腔，在所述子空腔中设有第一分隔板和第二分隔板，所述第一分隔板和第二分隔板均设置在横隔板上，且第一分隔板与底板设有间隙，第二分隔板的两端分别与第一分隔板和纵隔板连接用以将子空腔分隔成盘绕通道和直通道。
进一步地，过孔的尺寸为一种或多种。
进一步地，过孔在盖板上的分布率为0.8％～10％。
进一步地，过孔为圆形。
进一步地，孔径为0.1mm～2mm。
进一步地，过孔为矩形、三角形或不规则状。
进一步地，底板为方形板或圆形板。
进一步地，横隔板的厚度为0.3mm～3mm。
进一步地，相邻横隔板的间距相同或相近，相邻纵隔板的间距相同或相近。
进一步地，间隙的高度与第二分隔板的长度相同或相近。
本发明的有益效果：
本发明实施例提供的一种多孔混合通道超宽带吸声结构，结构简单，体积较小，通过将通道盘绕的方法实现在不改变结构整体厚度的前提下延长声音传播途径，从而提高对低频声波的吸声性能，并通过引入声传播途径较短的直通道实现对高频声波的高效吸收，多个盘绕通道和直通道并联在一起，实现了低频超宽带吸声。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
图1示出了本发明第一实施例所提供的一种多孔混合通道超宽带吸声结构的结构示意图；
图2示出了本发明第一实施例所提供的一种多孔混合通道超宽带吸声结构的盘绕通道和直通道的示意图；
图3示出了本发明第一实施例所提供的一种多孔混合通道超宽带吸声结构的吸声系数曲线图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
还应当理解，在此本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
还应当进一步理解，本发明说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
如在本说明书和所附权利要求书中所使用的那样，术语“如果”可以依据上下文被解释为“当...时”或“一旦”或“响应于确定”或“响应于检测到”。类似地，短语“如果确定”或“如果检测到[所描述条件或事件]”可以依据上下文被解释为意指“一旦确定”或“响应于确定”或“一旦检测到[所描述条件或事件]”或“响应于检测到[所描述条件或事件]”。
需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。
如图1所示，示出了本发明第一实施例所提供的一种多孔混合通道超宽带吸声结构的结构示意图，该吸声结构包括盖板1、侧壁2和底板3构成，所述盖板1上设有多个过孔4，所述盖板1、侧壁2和底板3连接形成吸声背腔，在所述吸声背腔中设有横隔板5和纵隔板6，所述横隔板5和纵隔板6相交设置用以将吸声背腔分隔成多个子空腔，在所述子空腔中设有第一分隔板7和第二分隔板8，所述第一分隔板7和第二分隔板8均设置在横隔板5上，且第一分隔板7与底板3设有间隙，第二分隔板8的两端分别与第一分隔板7和纵隔板6连接用以将子空腔分隔成盘绕通道和直通道。间隙的高度与第二分隔板的长度相同或相近。本实施例的多孔混合通道超宽带吸声结构，结构简单、体积小，通过将通道盘绕的方法实现在不改变结构整体厚度的前提下延长声音传播途径，从而提高对低频声波的吸声性能。
盖板1、侧壁2和底板3通过焊接或胶接紧密连接形成吸声背腔。盖板1采用铝合金、钢等金属材料制成，横隔板5和纵隔板6由硬质材料制成，如金属、硬质塑料或树脂等材料。横隔板5和纵隔板6相交设置将吸声背腔分隔成多个不连通的子空腔。盖板1上设置多个过孔4，过孔4的尺寸可以相同也可以不同，过孔率为0.8％～10％，过孔的排布方式可以是周期性的，也可以是非周期性的。过孔的截面形状可为圆形、矩形、三角形或不规则形状等。过孔若为圆形，孔径可采用0.1mm～2mm。本实施例中过孔率为2％，采用圆形过孔，过孔孔径为1mm。在本实施例中，通过设置合适的过孔结构、过孔率和过孔排布，不仅提高了吸声结构对低频声波的吸声性能，还拓宽了吸声带宽。
侧壁2为薄层板状结构，其截面形状可为正方形、长方形或圆形等规则形状。底板可以为正方形板、长方形板或圆形板等规则形状，在本实施例中，底板采用正方形底板。
横隔板5为薄层板，其厚度0.3mm～3mm，横隔板5按一定间距依次设置在吸声背腔中，横隔板5的左右两端分别与左右两侧的侧壁2垂直且紧密连接，横隔板5的上下两端分别与盖板和底板紧密连接，横隔板的间距和数量根据实际需要设置，相邻横隔板之间的间距相同或相近。
纵隔板6为薄层板，其厚度0.3mm～3mm，纵隔板6按一定间距依次设置在吸声背腔中，纵隔板6与横隔板5相交设置。纵隔板6的间距和数量根据实际需要设置，相邻纵隔板之间的间距相同或相近。
本发明实施例提供的一种多孔混合通道超宽带吸声结构，结构简单，体积较小，通过将通道盘绕的方法实现在不改变结构整体厚度的前提下延长声音传播途径，从而提高对低频声波的吸声性能，并通过引入声传播途径较短的直通道实现对高频声波的高效吸收，多个盘绕通道和直通道并联在一起，实现了低频超宽带吸声。
在具体的一个实例中，底板的截面形状为正方形，厚度尺寸为2mm，长、宽尺寸为60mm*60mm，侧壁的截面形状为长方形，厚度为2mm，长、宽尺寸为60mm*60mm，侧壁的截面形状为长方形，厚度为2mm，长、宽尺寸为60mm×50mm，此时，侧壁在垂直与底板方向的尺寸为宽度。横隔板按等间距依次排布于吸声背腔，横隔板截面形状为长方形，厚度为1mm，长、宽尺寸为60mm×50mm，横隔板数量为5，间距为8.5mm，纵隔板按等间距依次排布于吸声背腔，纵隔板的截面形状为长方形，厚度为1mm，长、宽尺寸为60mm×50mm，纵隔板数量为5，间距为8.5mm，盖板的厚度为1mm,长、宽尺寸为60mm×60mm，过孔直径均为0.3mm且穿孔率均为7％，第一分隔板的60mm×41.5mm，纵隔板与横隔板一起将吸声背腔分隔为18个子空腔，第一分隔板将18个子空腔分隔为18个盘绕通道和18个直通道，这36个通道的横截面积均为8.5mm×8.5mm,通道序号从左向右依次递增，其他参数见附表1。
表1各通道结构参数
Figure BDA0002710045510000061
结果显示，本实例中提供的多孔混合通道超宽带吸声结构的吸声特性曲线如图3所示，结果表明，本实施例中提供的多孔混合通道超宽带吸声结构在550～6000Hz频段内平均吸声系数达到0.886，且多处吸声系数大于0.95，实现了低频超宽带高效吸声。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (10)

1.一种多孔混合通道超宽带吸声结构，其特征在于，包括盖板、侧壁和底板构成，所述盖板上设有多个过孔，所述盖板、侧壁和底板连接形成吸声背腔，在所述吸声背腔中设有横隔板和纵隔板，所述横隔板和纵隔板相交设置用以将吸声背腔分隔成多个子空腔，在所述子空腔中设有第一分隔板和第二分隔板，所述第一分隔板和第二分隔板均设置在横隔板上，且第一分隔板与底板设有间隙，第二分隔板的两端分别与第一分隔板和纵隔板连接用以将子空腔分隔成盘绕通道和直通道。
2.如权利要求1所述的多孔混合通道超宽带吸声结构，其特征在于，所述过孔的尺寸为一种或多种。
3.如权利要求1所述的多孔混合通道超宽带吸声结构，其特征在于，所述过孔在盖板上的分布率为0.8％～10％。
4.如权利要求1所述的多孔混合通道超宽带吸声结构，其特征在于，所述过孔为圆形。
5.如权利要求4所述的多孔混合通道超宽带吸声结构，其特征在于，所述孔径为0.1mm～2mm。
6.如权利要求1所述的多孔混合通道超宽带吸声结构，其特征在于，所述过孔为矩形、三角形或不规则状。
7.如权利要求1所述的多孔混合通道超宽带吸声结构，其特征在于，所述底板为方形板或圆形板。
8.如权利要求1所述的多孔混合通道超宽带吸声结构，其特征在于，所述横隔板的厚度为0.3mm～3mm。
9.如权利要求1所述的多孔混合通道超宽带吸声结构，其特征在于，相邻横隔板的间距相同或相近，相邻纵隔板的间距相同或相近。
10.如权利要求1所述的多孔混合通道超宽带吸声结构，其特征在于，所述间隙的高度与第二分隔板的长度相同或相近。
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