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多层微穿孔板的优化设计及应用

张晓杰  
【摘要】: 本文研究了马大猷的微穿孔板理论。在此基础上,总结了单层和双层微穿孔板结构声阻抗以及吸声系数的计算方法,利用驻波管实验对理论计算结果进行了验证。结果表明,理论计算结果与实验测量结果是一致的。之后对多层微穿孔板结构进行了研究,推导出三层以及四层微穿孔板结构声阻抗的计算公式,对其吸声系数进行了计算,比较了同条件下各种结构的吸声性能。从中发现,三层微穿孔板结构能够获得较高的吸声系数和较宽的吸声频带。 影响多层微穿孔板结构的参数多,设计计算复杂,三层微穿孔板结构包括孔径、板厚、穿孔率以及空腔深度就有12个独立的结构参数。传统的优化方法对其进行优化存在一定的难度,本文应用遗传算法解决了多层微穿孔板结构的优化设计问题。从优化结果分析,优化后的三层微穿孔板结构吸声性能显著提高,所选频率内的吸声系数曲线很饱满,平均吸声系数达到了0.81,可以达到超细玻璃棉的吸声性能。同时选用了结构参数相近的微穿孔板进行实验,实验结果表明,优化设计的三层微穿孔板结构确实能够获得饱满的吸声系数曲线,与理论计算结果吻合,为工程应用提供了依据。 优化后的双层微穿孔板结构虽然吸声性能也得到了明显的提高,但是仍然存在两个较低的反共振吸声峰值。优化后的四层微穿孔板结构在整个频率内的吸声系数曲线最为饱满,但是与三层结构相比,吸声性能提高不多。 最后对微穿孔板消声器进行了研究,探讨应用遗传算法优化之后的微穿孔板消声器,通过计算得知,优化设计的微穿孔板消声器消声量显著提高。


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