一种吸附式声学黑洞水声降噪平板结构及应用

本发明涉及结构减振降噪与声振，特别是涉及一种吸附式声学黑洞水声降噪平板结构及应用。

背景技术：

1、目前，随着我国在航空、航天、航海和民用交通领域的发展，更加注重材料的薄壁化以及轻量化，从而减轻机体、船体等的主体质量。然而，这也加强了振动加剧产生的噪声对主体的影响。在一些特殊的环境下，噪声对应用的效率以及安全性有很大的负影响。近年来，随着众多学者在声学原理等领域的不断发掘和发现，运用力学中的声学黑洞结构被证明是一种可靠的振动噪声控制、声波调控和高效能量回收方式。

2、声学黑洞可以类比天体黑洞。声学黑洞效用对平行板进行裁剪，形成具有由两端向中间呈一定曲度平滑下降的形状。这使得弯曲波在曲面上传播时的速度逐渐减小以至于趋近于零，从而实现在末端达到减振的效果。

3、现如今对减都需要对原有工程结构进行去除、挖空操作，这增加了工程结构的加工操作复杂度，同时大大降低原有工程结构的刚度和强度，严重影响了工程结构的性能。

4、因此，在平板结构减振降噪过程中，设计一种不破坏原有结构几何特征和强度的基于声学黑洞效应的吸附式水声降噪平板结构是非常重要的。

技术实现思路

1、为解决现有技术中存在的上述缺陷，本发明的目的在于提供一种基于声学黑洞效应的水声降噪平板结构，通过在均匀平板表面附加声学黑洞构件，在不破坏主结构的强度与刚度的同时，达到较好地减振降噪的目的。

2、本发明是通过下述技术方案来实现的。

3、本发明提供了一种吸附式声学黑洞水声降噪平板结构，包括多个吸附于均匀平板下表面的声学黑洞板，所述声学黑洞板的上端面为相互垂直交叉分布的abh槽分割对接的凹弧面，通过声学黑洞板端部顶点连接均匀平板，下表面连接单元阻尼层构成单元降噪平板；若干个单元降噪平板沿均匀平板下表面呈x，y方向阵列排布构成降噪平板结构，实现声学黑洞效应的水声降噪。

4、优选的，所述均匀平板为下表面沿x，y方向连续分布正方形的长方体板结构。

5、优选的，所述单元声学黑洞板设置为正方形板体结构，上端面分布有沿正方形板体对角线连线的两个相互垂直交叉的abh槽，在两个相互垂直交叉的abh槽的四个顶点处为正方形的台状凸起，自台状凸起至正方形板体中心和边长的中点为均匀的凹弧面。

6、优选的，两条abh槽自对角台状凸起交于正方形中心最低点，将正方形板体分为四部分，各台状凸起高度相同，并平贴于单元均匀平板下表面。

7、单元声学黑洞板上端面到中心最低点的凹弧面弧度变化，单元声学黑洞板的厚度在x和y方向上的变化不同。

8、优选的，所述abh槽为声学黑洞板中心交叉槽，为沿单元声学黑洞板的盲槽，槽的纵截面为平面，槽宽不大于单元声学黑洞板中心厚度。

9、优选的，单元声学黑洞板的下表面为均匀平面，单元阻尼层紧贴在单元声学黑洞板下表面均匀平面上。

10、优选的，所述单元阻尼层为十字形板结构，十字形板的长度与单元均匀平板和单元声学黑洞板的长度相等，十字形板的臂宽度为长度的1/2；十字形板的厚度为单元声学黑洞板最大厚度的1/2。

11、优选的，所述均匀平板、声学黑洞板材质为q235a3钢；阻尼层的材质为橡胶、泡沫塑料或高阻尼合金。

12、本发明由于采取以上技术方案，其具有以下有益效果：

13、1.在减振结构的均匀区域即均匀平板区域，声学黑洞板利用声学黑洞效应，将均匀平板上的振动能量集中到声学黑洞板上，无需对均匀平板进行去除、挖空操作，在不破坏主结构的强度与刚度的同时，较好地达到减振降噪的目的。

14、2.本发明利用附着在声学黑洞板表面的阻尼层实现对振动能量的吸收与耗散，从而减少了均匀平板向水中辐射噪声能量。

15、3.本发明将均匀平板内部的振动能量集中到声学黑洞构件上，实现振动能量的高效吸收，进而体现出声学黑洞结构在工业管道设备、压力容器、汽车/船舶舱室等一系列减振控制结构中的广泛应用前景。

技术特征：

1.一种吸附式声学黑洞水声降噪平板结构，其特征在于，包括多个吸附于均匀平板下表面的声学黑洞板，所述声学黑洞板的上端面为相互垂直交叉分布的abh槽分割对接的凹弧面，通过声学黑洞板端部顶点连接均匀平板，下表面连接单元阻尼层构成单元降噪平板；若干个单元降噪平板沿均匀平板下表面呈x，y方向阵列排布构成降噪平板结构，实现声学黑洞效应的水声降噪。

2.根据权利要求1所述的吸附式声学黑洞水声降噪平板结构，其特征在于，所述均匀平板为下表面沿x，y方向连续分布正方形的长方体板结构。

3.根据权利要求1所述的吸附式声学黑洞水声降噪平板结构，其特征在于，所述单元声学黑洞板设置为正方形板体结构，上端面分布有沿正方形板体对角线连线的两个相互垂直交叉的abh槽，在两个相互垂直交叉的abh槽的四个顶点处为正方形的台状凸起，自台状凸起至正方形板体中心和边长的中点为均匀的凹弧面。

4.根据权利要求3所述的吸附式声学黑洞水声降噪平板结构，其特征在于，两条abh槽自对角台状凸起交于正方形中心最低点，将正方形板体分为四部分，各台状凸起高度相同，并平贴于单元均匀平板下表面。

5.根据权利要求3所述的吸附式声学黑洞水声降噪平板结构，其特征在于，单元声学黑洞板台状凸起到中心最低点的凹弧面弧度变化，单元声学黑洞板的厚度在x方向上的变化通过下式计算：

6.根据权利要求3所述的吸附式声学黑洞水声降噪平板结构，其特征在于，所述abh槽为声学黑洞板中心交叉槽，为沿单元声学黑洞板的盲槽，槽的纵截面为平面，槽宽不大于单元声学黑洞板中心厚度。

7.根据权利要求1所述的吸附式声学黑洞水声降噪平板结构，其特征在于，单元声学黑洞板的下表面为均匀平面，单元阻尼层紧贴在单元声学黑洞板下表面均匀平面上。

8.根据权利要求1所述的吸附式声学黑洞水声降噪平板结构，其特征在于，所述单元阻尼层为十字形板结构，十字形板的长度与单元均匀平板和单元声学黑洞板的长度相等，十字形板的臂宽为长度的1/2；十字形板的厚度为单元声学黑洞板最大厚度的1/2。

9.根据权利要求1所述的吸附式声学黑洞水声降噪平板结构，其特征在于，所述均匀平板、声学黑洞板材质为q235a3钢；阻尼层的材质为橡胶、泡沫塑料或高阻尼合金。

10.一种如权利要求1-9任一项所述的吸附式声学黑洞水声降噪平板结构在工业管道设备、压力容器和汽车/船舶舱室中应用。

技术总结本发明公开了一种吸附式声学黑洞水声降噪平板结构及应用，包括多个吸附于单元均匀平板下表面的单元声学黑洞板，单元声学黑洞板的上端面为相互垂直交叉分布的ABH槽分割对接的凹弧面，通过端部顶点连接单元均匀平板，下表面连接单元阻尼层构成单元降噪平板；若干个单元降噪平板沿均匀平板下表面呈x，y方向阵列排布构成降噪平板结构，实现声学黑洞效应的水声降噪。声学黑洞板上端面吸附于均匀平板表面，将均匀平板内部的振动能量集中到声学黑洞构件上，并利用附着在声学黑洞板表面的阻尼层实现对振动能量的吸收与耗散，从而减少了均匀平板向水中辐射噪声能量，在不破坏主结构的强度与刚度的同时，较好地达到减振降噪的目的。技术研发人员：邓杰,朱鲲鸿,胡砚阳,徐宇欣,马佳福受保护的技术使用者：西北工业大学技术研发日：技术公布日：2024/3/31