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
贞明电子2 小时前
工业三色报警灯怎么接入项目系统?开关量与RS485控制应用指南
运维·网络·微信公众平台·贞明电子
代码山河2 小时前
Python就业方向全解析:后端、爬虫、数据分析、AI你选哪个?
python·学习·架构·教程·面向对象·项目
C^h3 小时前
c++ string
开发语言·c++
释厄6233 小时前
AI学习层更新与跨体转移律——人类社会同构·不缺理解缺 U
人工智能·学习
raindayinrain3 小时前
c++高性能--原子操作,无锁编程,操作顺序
开发语言·c++·性能优化
学逆向的3 小时前
C++ 合并命名空间
开发语言·c++·网络安全
Zhao-Jichao3 小时前
VS2026 打包 C++ 程序生成 EXE,借助 Installer Project 扩展工具
开发语言·c++
学逆向的4 小时前
C 局部静态变量
c语言·开发语言·网络安全
大都督会赢的4 小时前
C++第一节课
开发语言·c++
“AI国潮设计-小江”4 小时前
【AIGC实战】Python+Stable Diffusion打造“英歌舞财神”IP,解锁“马到成功”等爆款情绪营销文案设计
开发语言·人工智能·python·prompt·aigc