一种通风隔声的多孔复合结构

本发明属于减振降噪，具体为一种通风隔声的多孔复合结构。

背景技术：

1、随着科技的迅猛发展，工业设备水平的不断提高，城市交通及建筑的密集度增加，噪声问题成为困扰多个领域的一大难题。过强的噪声不仅会影响仪器设备的精度，还会降低生活品质，甚至危害身体健康。宽频噪声中的中低频线谱声能量很高，具备很强的穿透能力，一直是噪声污染的重要来源，也是棘手难题。如何高效隔离宽频噪声是目前的该领域的技术瓶颈，因此研究和开发复合结构的声学性能已成为迫切需要解决的关键问题。

2、对于隔声材料和结构而言，由于受到隔声理论中的质量作用定律的约束，传统隔声材料和结构都必须满足：在同一频段范围内，其面密度越大、厚度越厚，隔声效果越好，因而中低频高隔声材料必须有着高密度和大厚度。另外，传统隔声材料和结构在声波方向上是完全封闭，对于空气流动起到阻隔效果，对于需要排气以及换热的使用环境无法应用。

3、因此，提供一种能够在宽频范围内形成高效隔离，同时组合结构满足通风条件，使得平均隔声量得到大幅度提高的通风隔声的多孔复合结构成为目前本领域亟需解决的技术问题。

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通风隔声的多孔复合结构，该多孔复合结构利用嵌入插板的多孔材料并结合盖板、侧板、及通风空气流动区域的组合，能够在宽频范围内形成高效隔离，插板的引入使得多孔复合结构的具有较大的隔声量，同时组合结构满足通风条件，使得平均隔声量得到大幅度提高。

2、本发明是通过下述技术方案来实现的。

3、根据本发明的一个方面，提供了一种通风隔声的多孔复合结构，包括在平面上周期阵列排列而成的m×n个多孔复合结构单元，m≥3，n≥4；

4、所述多孔复合结构单元包括侧板和在侧板中填充的多孔材料，在多孔材料中插入有若干个与噪声入口方向平行的插板，在多孔材料底部和顶部分别设有盖板，顶部盖板与多孔材料之间留有噪声入口的间隙。

5、作为优选，所述侧板沿多孔材料前后左右围起，构成框架结构。

6、作为优选，若干个插板沿与后侧板垂直方向插入多孔材料中，各插板水平等间距分布。

7、作为优选，各插板宽度不同，长度和厚度相同。

8、作为优选，插板的长度为多孔材料边长的1/2，各插板的厚度为多孔材料厚度的1/25～1/30。

9、作为优选，多孔材料的底部通过盖板封闭，顶部与盖板之间间距形成通风空气流动区域，通风空气流动区域的高度为多孔材料厚度的1/10。

10、作为优选，多孔材料采用多孔气凝胶、三聚氰胺海绵、岩棉、玻璃棉、多孔泡沫镍、多孔泡沫铝、多孔泡沫铁、多孔泡沫铜、聚氨酯泡沫海绵、聚苯乙烯泡沫海绵或有机质木纤维多孔材料。

11、作为优选，插板、侧板和盖板的材料均采用abs塑料、尼龙或金属。

12、作为优选，盖板、侧板与多孔材料的连接采用胶粘，胶水为玻璃胶或硅酮胶；相邻多孔复合结构单元采用焊接、铆接、螺纹连接或丝接。

13、本发明由于采取以上技术方案，其具有以下有益效果：

14、本发明的通风隔声的多孔复合结构作为隔声结构，具备可通风、轻质及宽频隔声的性能优势。当不同频率的声波进入到通风空气流动区域，嵌入插板的多孔材料具有非常强的吸声性能，能够将声波俘获进入到多孔材料中，借助多孔材料的热粘损耗性质对入射声能量形成较大损耗，因此，只有剩余的声能量能够穿过通风空气流动区域。

15、多孔材料内部具有互相贯穿内部通道，能够吸收波长短的高频声波，当高频声波进入到多孔材料内，会形成多重反射，内部大小不一的孔道增多了共振声模态，从而在高频拓宽吸声频带；对于中低频声波，由于其波长较长，难以通过多孔材料表面进入到材料中，插板的引入使得多孔材料的等效表面阻抗发生变化，从而使得低-中-高频段内的声波能够顺利进入到多孔材料中，同时，插板也能够将将进入材料内部的声波汇聚在多个插板的空间结构之间，形成空间声汇聚现象。因此，当携带声能量的入射声波通过通风空气流动区域时，大部分声能量被动地进入到多孔复合结构单元中被损耗，根据能量守恒，透射出通风空气流动区域的声能量得到减弱，形成通风、宽频高隔声的性能特点。

16、该通风隔声的多孔复合结构，利用嵌入插板的多孔材料并结合盖板、侧板、及通风空气流动区域的组合，能够在宽频范围内形成高效隔离，在100～2000hz频段内，三聚氰胺海绵、多孔泡沫金属(泡沫镍、泡沫铝、泡沫铁、泡沫铜)及聚氨酯泡沫海绵不同多孔材料的平均隔声量为11.23db、9.52db、9.94db；在100～5000hz频段内，平均隔声量为16.06db、11.37db、12.79db。当隔声量为10db，即透射声能量为入射声能量的十分之一，对应的频率均低于1000hz，对应的声波波长为343mm，而多孔复合结构的厚度为27.273mm，能够实现27.273/343≈1/12.58倍的“亚波长”隔声特性，体现出“小尺寸控制大波长”的特点，克服了通风、宽频隔声的技术瓶颈，在飞机、轨道交通、船舶舱室中通风窗口及排风管道、静音建筑空间(疗养院、音乐厅、学校等)、通风声屏障、降噪声功能器件方面有广泛的应用，在环境振动噪声控制技术的发展中具有重要意义。

技术特征：

1.一种通风隔声的多孔复合结构，其特征在于，包括在平面上周期阵列排列而成的m×n个多孔复合结构单元，m≥3，n≥4；

2.根据权利要求1所述的一种通风隔声的多孔复合结构，其特征在于，所述侧板沿多孔材料前后左右围起，构成框架结构。

3.根据权利要求1所述的一种通风隔声的多孔复合结构，其特征在于，若干个插板沿与后侧板垂直方向插入多孔材料中，各插板水平等间距分布。

4.根据权利要求1所述的一种通风隔声的多孔复合结构，其特征在于，各插板宽度不同，长度和厚度相同。

5.根据权利要求1所述的一种通风隔声的多孔复合结构，其特征在于，插板的长度为多孔材料边长的1/2，各插板的厚度为多孔材料厚度的1/25～1/30。

6.根据权利要求1所述的一种通风隔声的多孔复合结构，其特征在于，多孔材料的底部通过盖板封闭，顶部与盖板之间间距形成通风空气流动区域，通风空气流动区域的高度为多孔材料厚度的1/10。

7.根据权利要求6所述的一种通风隔声的多孔复合结构，其特征在于，多孔材料采用多孔气凝胶、三聚氰胺海绵、岩棉、玻璃棉、多孔泡沫镍、多孔泡沫铝、多孔泡沫铁、多孔泡沫铜、聚氨酯泡沫海绵、聚苯乙烯泡沫海绵或有机质木纤维多孔材料。

8.根据权利要求1所述的一种通风隔声的多孔复合结构，其特征在于，插板、侧板和盖板的材料均采用abs塑料、尼龙或金属。

9.根据权利要求1所述的一种通风隔声的多孔复合结构，其特征在于，盖板、侧板与多孔材料的连接采用胶粘，胶水为玻璃胶或硅酮胶；相邻多孔复合结构单元采用焊接、铆接、螺纹连接或丝接。

10.一种权利要求1-9任一项所述通风隔声的多孔复合结构在飞机、轨道交通、船舶舱室、静音建筑空间的通风窗口及排风管道中应用。

技术总结本发明公开了一种通风隔声的多孔复合结构，包括在平面上周期阵列排列而成的M×N个多孔复合结构单元，多孔复合结构单元包括侧板和在侧板中填充的多孔材料，在多孔材料中插入有若干个与噪声入口方向平行的插板，在多孔材料底部和顶部分别设有盖板，顶部盖板与多孔材料之间留有噪声入口的间隙。该多孔复合结构利用嵌入插板的多孔材料并结合盖板、侧板、及通风空气流动区域的组合，能够在宽频范围内形成高效隔离，插板的引入使得多孔复合结构的具有较大的隔声量，同时组合结构满足通风条件，使得平均隔声量得到大幅度提高。技术研发人员：高南沙,王怡东,郭昱鑫,郭宣佑,马炜岳,李昕远,何逸凡,潘光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：2024/5/27