Comsol&Matlab 可扩展设计的高效低频阻抗调制声学超材料

参考文献:Zeng K, Li Z, Guo Z, et al. Acoustic metamaterial for highly efficient low-frequency impedance modulation by extensible designJ. Extreme Mechanics Letters, 2022, 56: 101855.

我们提出了一种创新的低频宽带高效吸声材料,其设计原则涉及物理解耦,旨在在低频减缓和增加工作频率之间取得平衡。我们利用相移嵌入管来减轻低频噪声,在240 Hz处实现了准完美吸收(吸收率超过0.9),峰值高达0.998。蛛网状结构通过操纵相干耦合效应,实现了高效的声阻抗调制,并通过调节谐振特性以及原始单元与扩展单元的比例,持续拓宽了在低频领域的有效工作频率范围。实际测量数据验证了我们所采用的理论方法和数值方法的准确性。我们进一步证实了超材料的宽带潜力,分析结果显示其在301 Hz到534 Hz范围内(即工作波长的1/22)实现了连续准完美吸收。通过相干耦合、声阻抗匹配以及系统阻尼的详细解释,我们阐明了该材料的基本物理特性。综上所述,我们的研究为解决轻型结构在极低频宽带噪声方面提供了可行且有效的解决方案。

  • 模型构建


  • 网格划分


  • 边界条件与求解器range(150,2,400)Hz

理论部分

论文结果

复现结果

采用COMSOL Multiphysics软件进行数值模拟。采用压力声学模块模拟入射声场,并在所提出的超材料上设置热粘性声学模块,以考虑热损失和粘性损失。将空气与结构之间的界面作为声硬边界,设置空气的材料参数为:密度1.2 kg/m3,声速343 m/s,动粘度1.814 × 10−5 Pa s,恒压热容1004 J/(kg K),比热比1.4,流体热效率0.0258 W/(m K),热膨胀系数3.41 × 10−3 K−1。理论和数值结果吻合较好,从而验证了所提分析模型的正确性。在240 Hz(解析峰和数值峰分别为0.973和0.998)和268 Hz(解析峰和数值峰分别为0.994和0.995)下,总厚度为51 mm,吸声效果接近完美,与工作波长相比,吸声效果小于1/28。因此,低频吸收能力体现在基本结构中。

相关推荐
weixin_440730503 小时前
socket解决多次输入问题-大数据接收问题-模块动态导入
java·开发语言·servlet
~kiss~3 小时前
大模型的四类Cache - KV, Prefix, Prompt and Semantic Caching
学习
Ray Wang4 小时前
RAG学习
学习
励志不掉头发的内向程序员4 小时前
【LibreCAD 2D架构】从鼠标点击到图形创建:RS_ActionDrawLine交互流程与状态机解析
开发语言·c++·qt·学习·系统架构·计算机外设·交互
Htr_4 小时前
Reflexio 使用指南:让 AI 智能体从每次交互中持续学习
人工智能·学习·交互
www_aiyuanma_vip4 小时前
Java个人博客系统
java·开发语言
leoZ2314 小时前
第 7 篇:进阶——校验、联动、列表页
开发语言·前端·javascript·vue.js·人工智能·目标检测·ecmascript
luj_17684 小时前
虚实交融中的真实人物塑造
c语言·开发语言·网络·经验分享·算法
Chill605 小时前
ChatGPT桌面版打不开
学习
haolin123.5 小时前
STL vector底层揭秘:从构造到迭代器失效
开发语言·c++·算法