一种二级复合声学黑洞隔声降噪结构

本发明属于隔声降噪领域，涉及一种二级复合声学黑洞隔声降噪结构。

背景技术：

1、噪音污染随着时代的发展被越来越重视起来。国家出台了相关法律，制定了相应的鼓励政策以推动噪音防治技术的发展。噪音污染对人的身体和心理都有极大的危害，所以在各个环境下，一般都有严格的噪音污染标准。隔声技术根据隔音形式可以分为主动隔声和被动隔声。主动隔声是在振源处，或者重要零部件处添加一个与声波相位相反的波使得声波的影响有针对性的降低，该种方法广泛应用于抑制低频声波；被动隔声主要采用声学阻尼材料，如吸声棉，声学结构放置在传播途中，抑制宽频带的声波能量。被动隔声一般采用增材降噪，声学黑洞的减材特性使得其具有明显的优势。

2、声学黑洞(acoustic black hole，abh)利用硬声学边界的几何的幂律变化(h(x)＝εxm，m≥2)诱导弯曲波波速在结构末端降为零，并且不发生反射。所有的声波能量都在结构末端转化为热能，从而通过介质耗散。但制造技术上的限制，使得声波声速不能够在结构末端降为零，并且会产生大量的声波反射，对隔声效果产生致命影响。为应对这项缺陷，本发明通过改变结构，并综合其他隔声理论，从而达到预期效果。

技术实现思路

1、本发明旨在提供一种新型的隔声结构，一种二级复合声学黑洞隔声降噪结构。

2、一种二级复合声学黑洞隔声降噪结构。二级复合声学黑洞结构单元整体采用对称结构，结构顶端与底端平行，规则分布在主体结构上。如图1所示，二级复合声学黑洞结构单元规则分布在圆形板结构上，顶部为一级声学黑洞结构，本结构区别于一般的圆锥形声学黑洞，由多个幂律曲面组合形成声学黑洞结构。如图2所示，为结构的俯视图，一种二级复合声学黑洞隔声降噪结构的一级声学黑洞为多个幂律曲面2形成空腔壁，以拓宽隔声的频宽，其与板结构1形成一个基本的隔声单元。如图3所示为侧视截面图，声波经过一级声学黑洞9后直接经过微型空腔进入过渡层7使声波形成声流加剧损耗；由于声流的作用，声波会在声学黑洞凹槽8处反向聚集，利用声学黑洞的热耗散，进一步损耗声能，声学黑洞末端截断会导致将近90％会声波反射，此处利用这一特性，使得声波声学黑洞8聚集并加速后，能够被诱导进入二级声学黑洞5进行第二次的声波聚集和耗散；最后声波经过锥形微型空腔产生声流效应。整体截面关于二级复合声学黑洞的中心线对称；隔声单元分布在板结构6上。一种二级复合声学黑洞内部发生了多个声能的聚集与耗散，产生了多次声流效应，在结构上极大增大了声能的耗散行为，提升了隔声效果。

3、所述声学黑洞硬边界分段函数限制为：

4、h(x)＝ε·xm

5、其中，x表示声学黑洞中线3上的位置点与所处声学黑洞的初始顶面的距离，h(x)表示声学黑洞曲面2上的位置点与声学黑洞中线3的垂直距离，ε表示幂律曲线的常系数，m(m≥2)表示幂律指数的数值。

6、对声学黑洞的过渡空腔限制为尺寸，确保声波能够产生声流效应，考虑到制造条件，微型空腔的直径需小于0.5mm，其中，微腔并无形状限制，根据需求可更改圆柱空腔或者锥形空腔。

7、对板结构的限制主要为隔声单元的规则排布，使得隔声单元能够充分对进入空腔的声波能够充分的吸收，降低声波的反射行为从而提升隔声效果，板结构的形状可根据应用条件作出调整。

8、本发明公开了一种二级复合声学黑洞隔声降噪结构，所述结构结合了多个声学黑洞结构，旨在拓宽隔声结构的思路，提高宽频的隔声效率。

技术特征：

1.一种二级复合声学黑洞隔声降噪结构。二级复合声学黑洞结构单元整体采用对称结构，二级复合声学黑洞结构单元规则分布在圆形板结构上，本结构区别于一般的圆锥形声学黑洞，由多个幂律曲面组合形成声学黑洞结构，以拓宽隔声的频宽。声波经一级声学黑洞，再经过微型空腔过渡进入在声学黑洞凹槽处反向聚集，被诱导进入二级声学黑洞。整体截面关于二级复合声学黑洞的中心线对称；隔声单元分布在板结构上。一种二级复合声学黑洞内部发生了多个声能的聚集与耗散，产生了多次声流效应，在结构上极大增大了声能的耗散行为，提升了隔声效果。

技术总结
本发明公开了一种二级复合声学黑洞隔声降噪结构。整体采用对称结构，二级复合声学黑洞结构单元规则分布在圆形板结构上，主要设计是改善声学黑洞以及综合声流效应空腔提升隔声效果。区别于一般的圆锥形声学黑洞，由多个幂律曲面组合形成声学黑洞结构，以拓宽隔声的频宽。综合两级声学黑洞提升隔声效率，结构中添加声学黑洞凹槽以增强过渡并提高一定的热耗散作用。声学黑洞过渡选用0.5mm一下的微型空腔使其产生声流效应以提升声学黑洞的热耗散；综合多种理论和结构以提高隔声效果。其中空腔内可以填充阻尼材料进一步提高隔声作用。

技术研发人员：梁霄,梁浩峰,储嘉明,王胜胜,樊展宏,张雨轩,陈凤
受保护的技术使用者：湘潭大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13