?!DOCTYPE html PUBLIC "-//W3C//DTD XHTML 1.0 Transitional//EN" "http://www.w3.org/TR/xhtml1/DTD/xhtml1-transitional.dtd"> 中科院声学所张晗《AIP Adv》:手性螺旋结构水下宽带隔声_中国聚合物网
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      低频噪声是一U普遍存在的问题Q尤其是水下隔声至今未建立一套完备的隔声理论。传l水下隔声要么依靠大的空气腔Q要么依靠增加隔板厚度,在实际应用中不仅效果不佳Q而且体积庞大Q限制了应用。超表面材料的发展ؓ水下低频隔声带来了新的方向?


      q日Q中国科学院声学研究所张晗副研I员目l在国际期刊AIP Advances上面发表题ؓ“Underwater broadband sound insulation with chiral spiral structures”的研究论文。该文章ZI气中与水下隔声的相似性对一U亚波长寸上的手性螺旋结构进行了水下隔声研究Q包括空气中和水下吸声特性的ҎQ以及变和定l构的水下吸声特性对比,验证了该Ҏ在水下隔声的可行性。这文章提Z水下隔声一个可操作的新Ҏ。该研究工作得到了国家自然科学基金、广东省“珠江h才计划”引q创新创业团队项目的支持?


      手性螺旋结构模型。本节介l了手性螺旋单元的l构l成。元单元攄在一个半?1mmQ长200mm的L导管中,波导两端边界条ӞU色端ؓ声L入射端,仅一侧入?

    ?.QaQ螺旋角模型单元的内部结构。该装置׃部分l成Q中心空口和两个螺旋通道Q它们是镜像对称的。圆柱壳和叶片的厚度?mmQ(bQ模型边界条件。整个单元视为声刚性,卛_部边界条件ؓ声界,波导两端边界,U色端均匀入射1pa声压?/span>


      变螺距螺旋结构在不同介质中的隔声仿真。本节用comsol压力声学模块q行仿真计算Q分别计了在空气和水下的隔声特性,q分别比较分析了其不同介质下隔声性能的异同。在不同介质中时Q单元消声频带不同,声L传播损失q值相差不大,隔声势是类g有效的,只是隔声区间不同。峰DC完全消壎ͼ峰值间频域表示有效隔声带宽。改变元单元、厚度、材料等可以辑ֈ特定的隔声频带?

    ?螺旋角结构在介质I气和水中的隔声效果。(aQ?螺旋角结构在I气中的声L传播损失Q(bQ空气介质下声场分布的截面图Q其中白U代表局部速度线Q彩色图表显C声压分布;QcQ?螺旋角结构在水中的声波传播损失;QdQ水中声场分布的截面图?/span>


      定螺距螺旋单元在水中的隔声。本节在上一节的基础上改变了螺旋的螺距变化方式,q对定螺距单元的水下隔声Ҏ进行了详细分析Q验证了其在水下隔声的低频宽带特性。定l构的水下隔声频带更低,同时隔声带宽也增加了Q虽焉声幅值有所牺牲Q整体来看,在水中定l构的隔C比变更适合一些?

    ? 固定螺旋单元在水中的声透射损失。(aQ?为固定螺距结构在水中的声传播损失Q(bQؓ固定l构的内部螺旋结构?/span>


      文章Z手性螺旋超表面l构Q结合在I气中的隔声性能验证了其在水中的适用性。这L手性对U结构可以达到常规材料不能达到的{效参数。在单元表面上同时激发偶极和单极响应Q以实现声音衰减Qƈ且在盔R的两个消音频率范围内实现严格的声韌减。根据阻抗失配的原理Q尝试用相同结构下的固定螺距螺旋来优化水下隔声Q获得了可观的效果?

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