[发明专利]一种可调吸声性能的蜂窝-微穿孔结构及其设计方法

权利要求书

1.一种可调吸声性能的蜂窝-微穿孔结构，包括上面板(1)与下面板(3)及夹在上面板(1)与下面板(3)之间的蜂窝芯(6)，所述上面板(1)为微穿孔面板，其特征在于，所述蜂窝芯(6)是可以伸缩的，所述蜂窝芯(6)由下蜂窝芯(4)和上蜂窝芯(5)组成，上蜂窝芯(5)的下端外径略大于下蜂窝芯(4)的上端内径，通过控制上蜂窝芯(5)拉出或缩入下蜂窝芯(4)达到控制蜂窝芯(6)高度的目的，从而控制背腔高度，改变结构共振频率，吸收不同频率的噪声。

2.根据权利要求1所述的可调节吸声性能的蜂窝微穿孔结构，其特征在于，所述下蜂窝芯(4)为采用密排圆形排布。

3.根据权利要求1所述的可调节吸声性能的蜂窝微穿孔结构，其特征在于，下蜂窝芯(4)的内壁设置成锥台形，下蜂窝芯(4)的上端内径略小于下蜂窝芯(4)的下端内径，上蜂窝芯(5)外壁设置成锥台形，上蜂窝芯(5)的上端直径略小于上蜂窝芯(5)的下端直径。

4.根据权利要求3所述的可调节吸声性能的蜂窝微穿孔结构，其特征在于，上蜂窝芯(5)的下端外壁直径略大于下蜂窝芯(4)的上端内壁直径且下蜂窝芯(4)的内壁表面的斜率和上蜂窝芯(5)外壁表面的斜率相同。

5.一种可调吸声性能的蜂窝-微穿孔结构的设计方法，其特征在于，包括如下步骤：

第一步，根据马大猷院士的微穿孔板理论以及计算机模拟验证空腔高度的改变对于微穿孔的吸声效果的影响，

对于微穿孔板吸声结构，在声波垂直入射时的吸声系数为：

微穿孔吸声体在共振时吸声系数达到最大值，此时，最大吸声系数值为：

吸声系数达到最大的频率即共振频率f₀满足：

2πf₀m-cot(2πf₀D/c)＝0 (3)

其中分别声阻r和声质量m分别为：

在以上各式中，k为穿孔板常数

μ为空气的运动黏度系数(1.48×10^-5m²/s),t为板厚，d为穿孔直径，D为空腔高度，p为穿孔率，f为声音频率，板后空腔的声阻抗率为

Z_D＝-jρccot(ωD/c) (7)

由上述理论公式可知，空腔高度D的变化，结构的共振频率f₀会发生变化，即吸声系数α₀的最大值对应的频率会发生改变，空腔高度D增大，即共振频率f₀会向低频移动，即理论上改变微穿孔板空腔高度D就可以调节微穿孔板结构的吸声频率；

第二步，基于上述共振频率f₀随空腔高度D的变化规律，设计一种可以调节背腔高度的蜂窝-微穿孔结构，结构采用密排圆形蜂窝芯，通过改变蜂窝芯的高度，达到改变板后空腔的声阻抗率的目的，从而实现对不同频率噪声的吸收。