[发明专利]通风自适应低频高效吸声器有限元模拟及演示验证方法

权利要求书

1.一种通风自适应低频高效吸声器有限元模拟及演示验证方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一步，根据非单一低频超开放通风可调节吸声单元(A)的结构及参数建立3D仿真模型，并在COMSOL中建立通风管道模型，再将所建立的3D仿真模型放置在建立的管道模型中；

所述非单一低频超开放通风可调节吸声单元(A)包括两个前后并排对称设置的第一分列管谐振腔(1)和第二分列管谐振腔(2)，每个分列管谐振腔由内腔、外腔构成，整体呈“回”字形，第一、第二分列管谐振腔(1、2)的上下两侧分别配备有盖板从而围成一个吸声通道；在第一分列管谐振腔(1)的外腔前侧壁中部、内腔前侧壁中部、外腔后侧壁中部，在第二分列管谐振腔(2)的外腔前侧壁中部、内腔后侧壁中部、外腔后侧壁中部分别设置有与分列管谐振腔等高的“一”字吸声窄缝，每个分列管谐振腔的内腔由一个固定内框(3)和左右两个拉动可调内框(4)围成，每个分列管谐振腔的外腔由固定外框(5)和左右两个拉动可调外框(6)围成，所述固定内框(3)与两个拉动可调内框(4)分别通过类注射器结构连接，所述拉动可调内框(4)与对应的拉动可调外框(6)通过拉杆(7)固定相连，且拉杆(7)伸到可调外框(6)外，通过拉杆(7)前后拉动可调内框(4)与可调外框(6)同步运动，能同时调节内腔、外腔的大小；

第二步，对所建立的3D仿真模型赋予材料特性；

第三步，对所建立的3D仿真模型设置物理场，将吸声器外区域设置为声压物理场，将吸声器的两个内外区域交界面设置弱耦合，设置刚性边界进行平面波辐射；

第四步，对所建立的3D仿真模型进行网格划分，使用最小单元0.1mm—0.3mm，最大单元20mm—30mm去构建网格；

第五步，利用COMSOL软件，继续采用控制变量法进行高效通风吸声器的拓展模拟，鉴于3D仿真模型的吸声效果与长度a、高度b、通道宽w-chan、窄缝宽w-slit四个参数有关，将3D仿真模型的a、b、w-chan、w-slit这四个参数分别在[起始数值，步长，终止数值]中进行参数化扫描，单位为mm，根据参数化扫描结果，最终确定a、b、w-slit、w-chan对吸声效果以及吸声频率的影响曲线，最终确定参数范围；

第六步，根据确定的最佳参数对a进行扫参数，确定可调结构参数范围和吸收频率宽带；

第七步，制作高效通风吸声器准备进行演示实验；

按照3D仿真模型最终确定的参数范围，采用光敏树脂3D打印机制造非单一低频超开放通风可调节吸声单元(A)样品；

第八步，声学测量演示实验；

样品的声学测量在方形阻抗管中进行，并由全频扬声器、四个麦克风、功率放大器和数据采集分析仪配套完成，方形阻抗管由两个铝制方管组成，使用厚度为3mm—5mm的铝板作为刚性背板，以模拟声学硬边界终端，拆下铝板后，方形阻抗管中的声音会向外辐射，从而模拟出一个开放边界的声学终端，在测量中充当两个不同的终端负载；

通过四麦克风测透射的方法将样品放置在方形阻抗管中，将全频扬声器放置在方形阻抗管的一端头处，将刚性背板放置在方形阻抗管的另一端头处，将四个麦克风分别固定在方形阻抗管上，进行吸声效果的验证；

第九步，通风测量演示实验；

样品的通风测量也在方形阻抗管中进行，并由电风扇、风速计，驱动电机配套完成，风速计用于方形阻抗管出口处的气流速度，而电风扇则位于入口处，驱动电机与非单一低频超开放通风可调节吸声单元(A)的拉杆(7)相连，第一分列管谐振腔(1)与第二分列管谐振腔(2)两边的驱动电机同步驱动各自对应的拉杆(7)，且拉动一致的距离，通过拉杆(7)前后拉动可调内框(4)与可调外框(6)同步运动，以同时调节内腔、外腔的大小；

通过四麦克风测透射的方法将样品放置在方形阻抗管中，在入口处放置电风扇，出口处放置风速计，将方形阻抗管的截面分为3*3的9个区域，将风速计分别放置在这9个区域中，计算读取放置样品时的平均风速；再将方形阻抗管中的样品取出，以相同的方式计算出没有放置样品时的平均风速，将风速比g定义为放置样品时的平均风速除与未放置样品时的平均风速的比率。

2.按照权利要求1所述的通风自适应低频高效吸声器有限元模拟及演示验证方法，其特征在于：在第六步中，采用的所述3D打印机精度为0.1mm，光敏树脂的弹性模量为2.46GPa，密度为1.10g/cm³。