[发明专利]一种声学黑洞减振降噪装置

说明书

本发明公开了一种减振降噪装置，所述减振降噪装置包括上下表面的距离由中轴线向外边缘逐渐减小的圆盘形结构，所述圆盘形结构包括黑洞区域，所述黑洞区域的上下表面之间的距离从中轴线向外边缘方向呈幂指数形式变化，通过将所述圆盘形结构附加在被降噪结构上，对所述被降噪结构减振降噪，无需对被降噪结构的厚度进行削弱，避免了被降噪结构出现局部高动态响应以及结构强度的降低的局限性。

技术领域

本发明涉及减振降噪领域，特别涉及一种声学黑洞减振降噪装置。

背景技术

空气、水等声介质中的噪声一方面源于结构中的弹性波传播效应，以及结构弹性波与周围声介质的相互耦合作用(结构声)，另一方面是由于声场声波的相互作用(空气声)。因此控制声介质中的噪声要从以上两个方向进行，即对结构中的弹性波行为和空气中声波进行操控，从而对声空间实现减振降噪。波的操控方法可以分为二类：主动方法和被动方法。主动方法一般需要外部提供能量，系统实现比较复杂，离实用化还有一定的距离，所以目前工程结构中普遍使用的是被动方法。现有的被动方法多采用阻尼材料，吸声材料对弯曲波和声波进行衰减，但随着科技、社会的发展，人们对装备的舒适性、可靠性、安全性、耐久性的需求越来越高，例如民用飞机的低噪性、军用飞机的隐身性能等。因此，现有的被动方法已经不能满足设计要求。特别是在当前我国“全面提高重大装备技术水平”的国家战略发展需求下，更有必要大力发展结构减振降噪的新理论、新方法和新技术。声学黑洞概念的提出为实现“人为操控弹性介质及结构中的波传播”的研究掀起了崭新篇章，也为结构减振降噪的理论和技术突破提供了新的契机。

声学黑洞(ABH)是将天文物理学中的黑洞概念引入到波动和声振领域中，并将其作为一种全新的概念提出。声学黑洞效应实际上就是通过改变结构形式制作出来的陷波器，通过结构阻抗的变化，使得结构中传播的波相速度和群速度发生变化，在结构局部区域实现波的聚集。

目前实现声学黑洞效应的主要方式是改变结构的厚度。利用弯曲波在变厚度结构中的传播特性，当结构厚度按一定幂函数减小时，弯曲波的相速度和群速度也相应的减小。理想情况下，当厚度减小为零时，结构边缘的波速可减小到零，达到波的零反射，将所有的波动能量集中在结构的尖端位置，通过结构的阻尼和附加在结构上的阻尼材料，达到能量吸收或减振降噪的目的。将薄板结构的厚度按照一定的形式裁剪就得到了一个二维的ABH，形成类似于透镜或者黑洞的陷波器，将结构中传播的能量聚集在特定的位置。

但是，传统的声学黑洞是依靠削弱被降噪结构厚度而达到目的，这样，厚度的减小会带来一个严重问题就是导致应力集中，造成被降噪结构强度的降低，无法在实际工程应用。

发明内容

本发明的目的是为了避免被降噪结构出现局部高动态响应以及结构强度的降低的局限性，提供一种声学黑洞减振降噪装置。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种声学黑洞减振降噪装置，所述减振降噪装置设置在被降噪结构上，所述减振降噪装置包括圆盘形结构，所述圆盘形结构的上、下表面之间的距离由从所述圆盘形结构的中轴线向外边缘逐渐减小变化，所述圆盘形结构包括黑洞区域，所述黑洞区域的上、下表面之间的距离从中轴线向外边缘方向呈幂指数形式变化。

所述圆盘形结构还包括均匀区域，所述均匀区域设置于所述圆盘形结构的中轴线位置并位于所述黑洞区域的内侧，与所述黑洞区域相连通，所述均匀区域的上、下表面之间的距离不变，并且等于所述黑洞区域的上、下表面之间的最大距离。

所述圆盘形结构还包括延伸区域，所述延伸区域设置于所述圆盘形结构的外边缘位置，并位于所述黑洞区域的外侧，与所述黑洞区域相连通，所述延伸区域的上下表面之间的距离不变，并且等于所述黑洞区域的上、下表面之间的最小距离。

所述圆盘形结构的下表面的中轴线位置设置有空腔，所述圆盘形结构的上表面上开设有与所述空腔连通的通孔，所述通孔和所述空腔形成声共振腔。

所述空腔为圆柱形空腔。