[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

说明书

本发明公开了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，共九步，其中第一步，根据非单一低频超开放通风可调节吸声单元的结构及参数建立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；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。能根据一新设计的非单一低频超开放通风可调节吸声单进行不同低频噪音的有限元模拟，以克服现目前超开放式高效通风吸声器只能吸收单一低频噪音的不足。

技术领域

本发明涉及非单一频率的低频噪音处理技术领域，具体涉及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，适用于非单一频率的低频噪音处理的具有超开放通风自适应吸声模拟。

背景技术

噪音消除在我们的日常生活中起着重要的作用，特别是对于非单一频率的低频噪声(在50到1000Hz之间)，由于其穿透力高，目前实现低频噪声的有效吸声仍是一项非常艰巨的工作。

国家知识产权局于2020年2月21日公告授权了“超开放式高效通风吸声单元及吸声器”(ZLCN201911128961.X)，采用两个分别呈“回”字形的弱耦合分列管谐振腔，并结合盖板形成的吸声通道、多个“一”字形的水平吸声窄缝，使每个吸声单元构成一个类似于弹簧的刚性的损耗振荡器，用于安装在横截面更大的开放式气流通道内，能实现低频的高效吸收和通风，克服了现目前声学超材料需要完全密封流动通道以实现完美声吸收但无法满足通风的技术瓶颈。该吸声单元能对固定单一频率的低频噪音完美吸收，对于非单一频率的变频率低频噪音吸声效果大打折扣。而在实际应用过程中，噪音频率是变化的，对于不同频率的低频噪音，需要配备不同尺寸规格的吸声单元。

发明内容

本发明旨在提供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，它能根据一种新设计的非单一低频超开放通风可调节吸声单的结构建立3D仿真模型和通风管道模型,进行不同频率的低频噪音的有限元模拟，从而对不同频率噪音的高效通风吸声器定制出最佳的尺寸参数，并结合样本进行演示验证实验，实现对于不同频率的高效吸收和通风，以克服现目前超开放式高效通风吸声器只能吸收单一低频噪音的不足。

本发明所采用的技术方案是：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，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包括两个前后并排对称设置的第一分列管谐振腔和第二分列管谐振腔，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和左右两个拉动可调内框围成，每个分列管谐振腔的外腔由固定外框和左右两个拉动可调外框围成，所述固定内框与两个拉动可调内框分别通过类注射器结构连接，所述拉动可调内框与对应的拉动可调外框通过拉杆固定相连，且拉杆伸到可调外框外，通过拉杆前后拉动可调内框与可调外框同步运动，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；