[发明专利]一种多单元超构表面阵列和宽频声衬单元结构

说明书

本发明提供一种多单元超构表面阵列和宽频声衬单元结构，所述多单元超构表面阵列由多个具有内延孔(5)和空腔(6)组成的内延孔式亥姆霍兹共鸣器组成。所述宽频声衬单元结构包括：穿孔板(2)和中间空气层(3)，以及如上所述的多单元超构表面阵列；所述多单元超构表面阵列(1)置于穿孔板(2)下端，二者中间隔着一层中间空气层(3)，其中中间空气层以每个周期单元为边界用隔板(4)隔开。所述所述宽频声衬单元结构也可以仅包括如上所述的多单元超构表面阵列。本发明可以实现有效的宽带阻抗调制，提高基于多共振单元非局域耦合的宽频声衬单元结构的使用范围。

技术领域

本发明涉及噪声治理设备技术领域，具体为一种多单元超构表面阵列和宽频声衬单元结 构。

背景技术

声学衬里被广泛用于降低航空发动机和排气消声器中的噪声。传统的设计的声衬由穿孔 板和许多蜂窝状芯分隔的空腔组成，也称为单自由度(SDOF)声衬，其可以有效地降低目标 模式在相对较窄的频带中的噪声。在有更多传播模式的声环境中，为了改善的声音衰减性能， 研究人员们提出了通过串联连接两个或三个穿孔板和蜂窝结构的双自由度或三自由度 (DDOF或TDOF)声衬。但是，DDOF和TDOF声衬的工作频率带宽仍然相对较窄，仅适用于频带范围非常有限且传播模式较少的噪声。此外，在许多情况下，例如在航空发动机和空调系统中，其紧凑的内部结构还要求声衬具有薄体构造。为了克服上述长期存在的缺点，研究人员们在过去的几十年中进行了许多研究，但是同时既具有宽工作频率带宽又具有超薄 厚度的优点的声衬仍然是一个强烈的需求。

声学超材料和超构表面领域的最新进展可能为声衬的研究提供新的概念和有效的技术。 因为超材料和超构表面的声学器件具有深亚波长厚度和卓越的声波操纵能力，基于其概念， 研究人员们已通过紧凑的结构实现了超薄厚度的完美吸收和宽带准完美吸收。但是，在流管 中，高效，宽带和薄的超够表面声衬仍然是一个挑战。在存在掠流的情况下，多单元超构表 面阵列的声阻抗将随着流动速度的变化而改变，这给调制声学衬管的阻抗以满足目标条件带 来了额外的困难，特别是对于宽带阻抗调制而言。因此，设计具有良好的基于多共振单元非 局域耦合的宽频声衬需要出色的阻抗可调性和良好的可变掠过流流速耐受性。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种多单元超构表面阵列和宽频 声衬单元结构，用于解决现有技术中在存在掠流的情况下，多单元超构表面阵列的声阻抗将 随着流动速度的变化而改变的技术问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明的实施例提供一种多单元超构表面阵列，所述 多单元超构表面阵列由多个具有内延孔(5)和空腔(6)组成的内延孔式亥姆霍兹共鸣器组成。

于本发明的一实施例中，所述内延孔(5)的水平截面为圆形。

于本发明的一实施例中，所述空腔(6)的水平截面为矩形。

于本发明的一实施例中，每一个所述内延孔式亥姆霍兹共鸣器具有多个内延孔(5)和空 腔(6)。

于本发明的一实施例中，每一个所述内延孔式亥姆霍兹共鸣器内的各个内延孔(5)和各 个空腔(6)的尺寸相同或不同。

本发明的实施例还提供一种宽频声衬单元结构，所述宽频声衬单元结构包括：穿孔板(2) 和中间空气层(3)，以及如上所述的多单元超构表面阵列；所述多单元超构表面阵列(1)置于穿 孔板(2)下端，二者中间隔着一层中间空气层(3)，其中中间空气层以每个周期单元为边界 用隔板(4)隔开。

于本发明的一实施例中，所述穿孔板(2)的水平截面和所述中间空气层(3)的水平截面均 为正方形。

于本发明的一实施例中，在使用工作频带上利用多个由内延孔(5)和空腔(6)组成的内延孔 式亥姆霍兹共鸣器之间的强烈非局域耦合，以实现宽频声衬单元结构的宽频阻抗调控以及厚 度超薄厚度。

于本发明的一实施例中，所述宽频声衬单元结包括空腔(6)的数量为6个～20个。