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
m4Rk_1 小时前
【论文阅读】Agent 记忆机制(83):Inside Out——用可演化 PersonaTree 构建 Agent 的核心长期记忆
论文阅读·人工智能·学习·开源·github
andyweike1 小时前
php笔记
开发语言·笔记·php
鬓戈2 小时前
Rust 语言与 AI 应用生态调研及学习路径
人工智能·学习·rust
传奇开心果编程2 小时前
【SwiftUI娓娓道来】第3课:让界面活起来——交互与动画指南
学习·macos·ui·ios·swiftui·swift
Circ.2 小时前
Python 调试 Litellm 本地大模型接口:模型列表与对话接口实操踩坑记录
开发语言·python
xian_wwq2 小时前
【学习笔记】等保合规安全基线核查实战
笔记·学习
传奇开心果编程3 小时前
【Jetpack Compose进阶学与练】第14课:系列收尾复习总结;Compose项目常见坑点汇总;学习路线与后续学习方向
android·学习·ui·kotlin·android jetpack
yangmu32033 小时前
发动机是怎么把油变成动力的:四冲程内燃机原理拆解
学习
m4Rk_3 小时前
【论文阅读】Agent 记忆机制(81):EMR——用情景记忆避免 Agent 在多步推理中反复绕圈
论文阅读·人工智能·学习·开源·github
海海不掉头发4 小时前
阶段五_实验34-38_学习总结
深度学习·神经网络·学习·机器学习