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
南京瑞源生物3 分钟前
遗传转化实验词典
科技·生物技术·南京瑞源生物·遗传转化·农业科技
智购科技无人售货机工厂店5 分钟前
玻璃瓶饮料破损率突然上升,排查发现是取货口缓冲垫老化了~YH
java·开发语言·人工智能·python·eclipse
JWASX12 分钟前
【agent 开发】agent 开发学习 - LangChain(2)
python·学习·langchain
枫叶丹414 分钟前
语音 AI 怎样边听边答:实时对话系统的工作原理
开发语言·人工智能·chatgpt·开源·php·agent·codex
xie0510_23 分钟前
Any类简要实现
开发语言·c++·算法
小狼Solar26 分钟前
SAP MDG 功能范围说明(基于S/4HANA 2025)
java·开发语言
kimnoic27 分钟前
Python常用标准库模块及查询使用方法
开发语言·python
li星野37 分钟前
【学习记录】立创EDA专业版核心概念全解析:数据整理、设计验证与器件四层模型
学习
知识分享小能手42 分钟前
C学习教程,从入门到精通,C语言输入和输出(4)
c语言·开发语言·学习
道尔柯南42 分钟前
C++ 入门基础详解:从第一个程序到核心语法特性
开发语言·c++