一种基于亥姆霍兹共振的吸声结构

本发明属于降噪结构，具体涉及一种基于亥姆霍兹共振的吸声结构。

背景技术：

1、传统多孔吸声材料通常只对高频噪声有效，而对于中低频噪声的抑制效果则并不明显；并且传统多孔吸声材料的体积也通常较大，不易于安装使用。随着声学超材料技术的进步，提出了一种深度亚波长厚度的共振式吸声结构，对于低频噪声表现出较为优异的吸声性能。但是由于共振吸声原理的特性，导致上述公共振式吸声结构始终有着吸声平带较窄的短板，很难在宽频带范围内实现连续有效的降噪。最终使得当前现有的共振式吸声结构的实用价值很低，难以得到推广普及。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的不足，本发明提供了一种基于亥姆霍兹共振的吸声结构，用以解决当前亚波长共振式吸声结构吸声频带窄的问题，提高亚波长吸声结构的实用价值。

2、本发明通过以下技术手段实现上述技术目的。

3、一种基于亥姆霍兹共振的吸声结构，包括柱形空腔，柱形空腔一侧开设有孔洞连通外界，孔洞内侧连接有一内插管；环绕于内插管外侧套置有一锥形腔体，内插管短于锥形腔体内腔；锥形腔体远离孔洞的一侧悬空设置，并在底板上设有若干微穿孔与柱形空腔相连通。

4、进一步地，所述孔洞为圆形结构，所述柱形空腔为圆柱体结构，孔洞与柱形空腔(1)同轴。

5、进一步地，所述锥形腔体为圆台结构，并与孔洞同轴。

6、进一步地，所述锥形腔体截面直径由孔洞一侧向内渐缩。

7、进一步地，所述柱形空腔沿平行于板面方向密布于板材结构内部，其中开设有孔洞的一侧面向声源。

8、进一步地，所述柱形空腔以周期性阵列排布。

9、进一步地，所述柱形空腔以矩形阵列排布。

10、进一步地，所述柱形空腔的直径d1＝25mm、深度l1＝40mm、设有孔洞的一侧板厚h1＝1mm；所述锥形腔体的顶面内径a2＝23mm，底面内径b2＝20mm，底面外径为21mm，内腔深度l2＝35mm，底板厚度h2＝1mm；所述微穿孔的直径d2＝0.5mm；所述内插管的直径d3＝8mm，管长l3＝8mm，管壁厚度h3＝0.5mm。

11、进一步地，所述矩形阵列的中心间距为27mm×27mm。

12、进一步地，吸声结构材质为树脂，其中弹性模量为2.5*109pa，密度为1160kg/m3，泊松比为0.41。

13、本发明的有益效果为：

14、(1)本发明提供了一种基于亥姆霍兹共振的吸声结构，其中由内插管与锥形腔体构成亥姆赫兹共振器，而表面开设有微穿孔的锥体底板与柱形空腔之间则形成一种微穿孔吸声体。声波首先进入到锥形腔体之中，基于亥姆霍兹共振器的共振使得部分声波能量产生声能耗散。另一部分声波能量则通过微穿孔进入背腔之中，而由于存在两侧声压差，会使声波在微穿孔内来回振动，基于微穿孔的热粘滞效应再次耗散声能。上述两次声能耗散会使得该吸声结构具有两个不同的吸声峰，能够大大拓宽吸声的频带范围，显著增强宽带吸声能力。

15、(2)本发明提出的吸声结构整体结构轻薄紧凑，易于安装使用。

技术特征：

1.一种基于亥姆霍兹共振的吸声结构，其特征在于：包括柱形空腔(1)，柱形空腔(1)一侧开设有孔洞(31)连通外界，孔洞(31)内侧连接有一内插管(3)；环绕于内插管(3)外侧套置有一锥形腔体(2)，内插管(3)短于锥形腔体(2)内腔；锥形腔体(2)远离孔洞(31)的一侧悬空设置，并在底板上设有若干微穿孔(22)与柱形空腔(1)相连通。

2.根据权利要求1所述的基于亥姆霍兹共振的吸声结构，其特征在于：所述孔洞(31)为圆形结构，所述柱形空腔(1)为圆柱体结构，孔洞(31)与柱形空腔(1)同轴。

3.根据权利要求2所述的基于亥姆霍兹共振的吸声结构，其特征在于：所述锥形腔体(2)为圆台结构，并与孔洞(31)同轴。

4.根据权利要求3所述的基于亥姆霍兹共振的吸声结构，其特征在于：所述锥形腔体(2)截面直径由孔洞(31)一侧向内渐缩。

5.根据权利要求1所述的基于亥姆霍兹共振的吸声结构，其特征在于：所述柱形空腔(1)沿平行于板面方向密布于板材结构内部，其中开设有孔洞(31)的一侧面向声源。

6.根据权利要求5所述的基于亥姆霍兹共振的吸声结构，其特征在于：所述柱形空腔(1)以周期性阵列排布。

7.根据权利要求6所述的基于亥姆霍兹共振的吸声结构，其特征在于：所述柱形空腔(1)以矩形阵列排布。

8.根据权利要求7所述的基于亥姆霍兹共振的吸声结构，其特征在于：所述柱形空腔(1)的直径d1＝25mm、深度l1＝40mm、设有孔洞(31)的一侧板厚h1＝1mm；所述锥形腔体(2)的顶面内径a2＝23mm，底面内径b2＝20mm，底面外径为21mm，内腔深度l2＝35mm，底板厚度h2＝1mm；所述微穿孔(22)的直径d2＝0.5mm；所述内插管(3)的直径d3＝8mm，管长l3＝8mm，管壁厚度h3＝0.5mm。

9.根据权利要求8所述的基于亥姆霍兹共振的吸声结构，其特征在于：所述矩形阵列的中心间距为27mm×27mm。

10.根据权利要求8所述的基于亥姆霍兹共振的吸声结构，其特征在于：吸声结构材质为树脂，其中弹性模量为2.5*109pa，密度为1160kg/m3，泊松比为0.41。

技术总结本发明提供了一种基于亥姆霍兹共振的吸声结构，包括柱形空腔，柱形空腔一侧开设有孔洞连通外界，孔洞内侧连接有一内插管；环绕于内插管外侧套置有一锥形腔体，内插管短于锥形腔体内腔；锥形腔体远离孔洞的一侧悬空设置，并在底板上设有若干微穿孔与柱形空腔相连通。本发明吸声结构，其中由内插管与锥形腔体构成亥姆赫兹共振器，而表面开设有微穿孔的锥体底板与柱形空腔之间则形成一种微穿孔吸声体。声波首先基于亥姆霍兹共振器的共振产生声能耗散，接着基于微穿孔的热粘滞效应再次耗散声能，经上述两次声能耗散会使得该吸声结构具有两个不同的吸声峰，能够大大拓宽吸声的频带范围，显著增强宽带吸声能力。技术研发人员：韩雷,江奕,韩佳乐,杨洋受保护的技术使用者：南京工业职业技术大学技术研发日：技术公布日：2024/4/17