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
神仙别闹2 小时前
基于 C++ 实现(控制台)学生成绩管理系统
开发语言·c++
伞伞悦读2 小时前
【第36期】Python 目录与路径详解:pathlib、文件遍历、创建、复制、移动和删除风险
开发语言·python
小弥儿4 小时前
GitHub今日热榜 | 2026-09-18:腾讯双项目上榜
学习·开源
2601_966949655 小时前
只拿到股票代码还不够:量化程序到底还需要哪些标的信息?——从数据建模开始理解股票元数据
开发语言·python·数据分析·pandas·量化交易·股票数据·quantdash
m0_734571765 小时前
深入理解5g <十八>传输块tbsize的计算
开发语言·5g
知识分享小能手6 小时前
深度学习学习教程,从入门到精通,深度生成模型 —— 知识点详解与代码实现(20)
人工智能·深度学习·学习
m4Rk_7 小时前
【论文阅读】Agent 记忆机制(74):CompassMem——从相似度检索走向事件图上的记忆导航
论文阅读·人工智能·学习·开源·github
小李不想当小白7 小时前
DMA直接存储器存取(STM32标准库学习笔记)
笔记·stm32·单片机·嵌入式硬件·学习·分享
RAN11426760087 小时前
1.3第一个程序的介绍
开发语言·qt
blue_ice .7 小时前
Verilog DDS 数字信号发生器:DAC 输出模拟波形与 ADC 回采观测
开发语言·单片机·嵌入式硬件·fpga开发