多孔径并联组合微穿孔板吸声结构吸声特性的仿真研究
本人签名： 日期： 摘 要微穿孔板吸声体是在1975年被我国声学方面的权威马大猷教授首次提出，并在理论的基础上搭建了相关的模型，这就是非常著名的马氏理论模型。因为微穿孔板吸声体有质量较轻便、坚硬牢固、环保和耐腐蚀等很多优势，所以从它被提及以来，就被大量的应用在建筑、航空、航海、消声器等好多方面，因此被称作本世纪最有价值和影响力的新一代吸声材料，它在不久的将来可能会逐渐成为主流，而传统的多孔径吸声材料则会淹没在历史长河中。本文将垂直入射设置为背景，通过借助对多孔径并联组合微穿孔板吸声体的吸声性能在不同的影响因素下（如孔径微孔的排列方式以及空腔中有无隔板等），对它展开了一系列的研究。
目 录
摘 要 I
ABSTRACT II
目 录 III
第1章 绪论 1
1.1 研究背景和意义 1
1.1.1 问题提出 2
1.1.2 研究意义 2
1.2 本文主要研究内容 3
1.3 本章小结 4
第2章 简单介绍微穿孔板吸声体的马氏理论模型 5
2.1 微穿孔板吸声体的马氏理论模型 5
2.2 本章小结 7
第3章 多孔径微穿孔板吸声体的理论依据和实验仿真 8
3.1 两种孔径的微穿孔板吸声体的理论依据 8
3.2 三种孔径的微穿孔板吸声体的理论依据 13
3.3 四种孔径的微穿孔板吸声体的理论依据 14
3.4 对多孔径微穿孔板吸声体的理论模型进行仿真验证 15
3.5 对多孔径微穿孔板吸声体的孔径数量的选择 19
3.6 本章小结 20
第4章 GUI界面的制作过程 21
4.1 GUI界面的简介 21
4.2 GUI界面的制作 21
4.3 本章小结 24
第5章 总结与展望 25
5.1 取得的成果 25
5.2 展望 25
参考文献 26
致谢 28
附录 29
第1章 绪论
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3_5_1_9_1_6_0_7_2
/> 1.1 研究背景和意义
噪声污染身处当今四大污染的队伍，它不仅会对人们的日常生产生活产生干扰，还会对人们的身心健康造成严重影响。现代社会在经济高速发展的同时，伴随着各种相关的建设而来的噪声越来越引起人们的重视，不仅仅是它对人们生理和心理方面的影响，还伴随着对日常生产、建设等造成的危害，所以噪声污染越来越受到多方的关注，因而如何减小噪声带来的各种危害也自然而然的成为人们探讨的对象。现在可以对噪声有控制作用的措施大概有3个：第一个为有效地控制其来源，第二个是在其传播途径上采取相应的手段，第三个是分离噪声与受众，从而减小对其受众的影响[1、24]。这三个办法中，应用最广泛并且效果很明显的就是在噪声的传播途径上对其进行控制，它又分为吸收声音、隔离声音、消除声音以及阻尼减振等，而当下噪声控制中最基本的办法就是用能够吸声的某些材料来减小它。
这里面用到最多的吸声材料大致有两种，依次是多孔吸声材料和共振吸声材料[5]。泡沫类与纤维类吸声材料组成了多孔吸声材料，前者主要由泡沫玻璃、泡沫金属、聚合物基泡沫等组成，但由于它们基体不同，它们的吸声性也会呈现较大的差别；玻璃纤维、矿渣棉以及不锈钢纤维等构成了后者。多孔吸声材料的吸声可以解读为，若有声波穿过材料的孔隙，就会带来相应的关联，如引起孔隙中的空气与微孔内壁的碰撞，还有组成成分中的很小的纤维的振动，这就把粘滞阻力带入了这种材料中，使得声先化作热能进而被吞并。由于多孔吸声材料的孔隙大小和高频声波的波长相差不大，因此常被用来制作空间吸声体和吸声尖劈等，从而控制住室内的噪声，但这种情况在高温高湿等极端条件下，就显得力不从心了。由于这种多孔吸声材料的缝隙会吸入大量水汽，进一步干扰了它的吸声效果；当然，这种材料上的细小的纤维会不断地掉下来，不但会污染空气，还会对人们的身体造成影响。
薄膜、薄板和穿孔板三种结构共同组建了共振吸声结构[2]。前两种结构，通常只有当其频率处于共振频率周围非常小的区间内时，它的吸声效果才能好一些，这是因为虽然它们都有共振吸收，但是只针对板后空腔，由于上述两种结构的吸声频带通常情况下非常窄小，所以它们一般只能在特定频率的背景中，去进行噪声的减小。穿孔板共振结构是将它的板面和板后的空腔结合起来，从而组建成了复合降噪构造，它的吸声性能与前两种结构比较起来也有了些许的提高。若以微孔的大小来归纳，那么普通的穿孔板与微穿孔板又共同组成了穿孔板共振结构。普通穿孔板吸声体的声阻一般很小但它的声质量却很大，从而造吸声带宽很窄，这都是由于它的直径大都在毫米级别甚至是厘米级别而造成的，因此如果在板后加入多孔的吸声材料，那么它的吸声性能将得到增强，这时候的普通穿孔板主要起的作用是护面，而不是以往的吸声作用。由于微穿孔板吸声体是以普通的穿孔板吸声体为模板进行了相关改进而形成的，因此它的微孔的直径可以达到亚毫米量级[12]，因为微孔的孔径的明显地变小了，所以它的声阻也明显地变大了，从而使得声质量得到明显的降低，因而当不被衬其他的多孔吸声材料的时候，它对噪声的吸收性能就已经相当的好了。与传统的多孔吸声材料不同的是，它的优势更加明显，主要包括结构简单、环保，制作材料多样化，由于它又可以在高温高湿等非常严峻的环境状况下使用，因此在能够取代多孔吸声材料的新一代吸声结构中，它的前景是更被看好的。
1.1.1 问题提出
近些年来，随着人类文明的不断进步，社会得到空前的发展，但与此同时，在我们的日常生活当中，噪声污染日趋加重，这带来的后果是，我们的生活受到了明显的干扰，所以在对其投入更多目光的同时，如何减小噪声对我们的干扰成为解决这个难题需要面对的第一问题。
1.1.2 研究意义
微穿孔板吸声体是在1975年被我国声学方面的权威马大猷教授首次提出，并在理论的基础上搭建了相关的模型，这就是非常著名的马氏理论模型[5]。因为微穿孔板吸声体有质量较轻便、坚硬牢固、环保和耐腐蚀等很多优势，所以从它被提及以来，就被大量的应用在建筑、航空、航海、消声器[6]等好多方面，因此被称作本世纪最有价值和影响力的新一代吸声材料，它在不久的将来可能会逐渐成为主流，而传统的多孔径吸声材料则会淹没在历史长河中。
但是，以前的单层微穿孔板吸声体有一个非常明显的不足，那就是它的吸声带宽很窄小，大致是1~2个倍频程[7]，这使得它被广泛使用的地位得到挑战。除此之外，由于大量的应用场合在安装空间上有非常严格的限制，这就要求在解决噪声的控制问题时要用到很薄的降噪结构。由此，在吸声体的厚度不发生任何变化的前提下，通过怎样的办法使得单层的微穿孔板吸声结构的吸声带宽得到加宽成为了需要解决的一个问题。
当微穿孔板进行简单的串联排列时，由于体积一般都很大，很显然它不适合应用在安装空间受到很严格的限制的情况下[26]，因此经过很多学者的不懈努力，空腔可变的并联组合微穿孔板吸声体被逐渐发掘出来，正因为不同空腔所能带来的有效吸声频带的范围不太一样，因而并联结构使得微穿孔板吸声体的吸声带宽在很大程度上得到了拓宽。但由于一些理论和技术上的问题，这种结构的吸声特性并不是十分理想。
目 录
摘 要 I
ABSTRACT II
目 录 III
第1章 绪论 1
1.1 研究背景和意义 1
1.1.1 问题提出 2
1.1.2 研究意义 2
1.2 本文主要研究内容 3
1.3 本章小结 4
第2章 简单介绍微穿孔板吸声体的马氏理论模型 5
2.1 微穿孔板吸声体的马氏理论模型 5
2.2 本章小结 7
第3章 多孔径微穿孔板吸声体的理论依据和实验仿真 8
3.1 两种孔径的微穿孔板吸声体的理论依据 8
3.2 三种孔径的微穿孔板吸声体的理论依据 13
3.3 四种孔径的微穿孔板吸声体的理论依据 14
3.4 对多孔径微穿孔板吸声体的理论模型进行仿真验证 15
3.5 对多孔径微穿孔板吸声体的孔径数量的选择 19
3.6 本章小结 20
第4章 GUI界面的制作过程 21
4.1 GUI界面的简介 21
4.2 GUI界面的制作 21
4.3 本章小结 24
第5章 总结与展望 25
5.1 取得的成果 25
5.2 展望 25
参考文献 26
致谢 28
附录 29
第1章 绪论
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3_5_1_9_1_6_0_7_2
/> 1.1 研究背景和意义
噪声污染身处当今四大污染的队伍，它不仅会对人们的日常生产生活产生干扰，还会对人们的身心健康造成严重影响。现代社会在经济高速发展的同时，伴随着各种相关的建设而来的噪声越来越引起人们的重视，不仅仅是它对人们生理和心理方面的影响，还伴随着对日常生产、建设等造成的危害，所以噪声污染越来越受到多方的关注，因而如何减小噪声带来的各种危害也自然而然的成为人们探讨的对象。现在可以对噪声有控制作用的措施大概有3个：第一个为有效地控制其来源，第二个是在其传播途径上采取相应的手段，第三个是分离噪声与受众，从而减小对其受众的影响[1、24]。这三个办法中，应用最广泛并且效果很明显的就是在噪声的传播途径上对其进行控制，它又分为吸收声音、隔离声音、消除声音以及阻尼减振等，而当下噪声控制中最基本的办法就是用能够吸声的某些材料来减小它。
这里面用到最多的吸声材料大致有两种，依次是多孔吸声材料和共振吸声材料[5]。泡沫类与纤维类吸声材料组成了多孔吸声材料，前者主要由泡沫玻璃、泡沫金属、聚合物基泡沫等组成，但由于它们基体不同，它们的吸声性也会呈现较大的差别；玻璃纤维、矿渣棉以及不锈钢纤维等构成了后者。多孔吸声材料的吸声可以解读为，若有声波穿过材料的孔隙，就会带来相应的关联，如引起孔隙中的空气与微孔内壁的碰撞，还有组成成分中的很小的纤维的振动，这就把粘滞阻力带入了这种材料中，使得声先化作热能进而被吞并。由于多孔吸声材料的孔隙大小和高频声波的波长相差不大，因此常被用来制作空间吸声体和吸声尖劈等，从而控制住室内的噪声，但这种情况在高温高湿等极端条件下，就显得力不从心了。由于这种多孔吸声材料的缝隙会吸入大量水汽，进一步干扰了它的吸声效果；当然，这种材料上的细小的纤维会不断地掉下来，不但会污染空气，还会对人们的身体造成影响。
薄膜、薄板和穿孔板三种结构共同组建了共振吸声结构[2]。前两种结构，通常只有当其频率处于共振频率周围非常小的区间内时，它的吸声效果才能好一些，这是因为虽然它们都有共振吸收，但是只针对板后空腔，由于上述两种结构的吸声频带通常情况下非常窄小，所以它们一般只能在特定频率的背景中，去进行噪声的减小。穿孔板共振结构是将它的板面和板后的空腔结合起来，从而组建成了复合降噪构造，它的吸声性能与前两种结构比较起来也有了些许的提高。若以微孔的大小来归纳，那么普通的穿孔板与微穿孔板又共同组成了穿孔板共振结构。普通穿孔板吸声体的声阻一般很小但它的声质量却很大，从而造吸声带宽很窄，这都是由于它的直径大都在毫米级别甚至是厘米级别而造成的，因此如果在板后加入多孔的吸声材料，那么它的吸声性能将得到增强，这时候的普通穿孔板主要起的作用是护面，而不是以往的吸声作用。由于微穿孔板吸声体是以普通的穿孔板吸声体为模板进行了相关改进而形成的，因此它的微孔的直径可以达到亚毫米量级[12]，因为微孔的孔径的明显地变小了，所以它的声阻也明显地变大了，从而使得声质量得到明显的降低，因而当不被衬其他的多孔吸声材料的时候，它对噪声的吸收性能就已经相当的好了。与传统的多孔吸声材料不同的是，它的优势更加明显，主要包括结构简单、环保，制作材料多样化，由于它又可以在高温高湿等非常严峻的环境状况下使用，因此在能够取代多孔吸声材料的新一代吸声结构中，它的前景是更被看好的。
1.1.1 问题提出
近些年来，随着人类文明的不断进步，社会得到空前的发展，但与此同时，在我们的日常生活当中，噪声污染日趋加重，这带来的后果是，我们的生活受到了明显的干扰，所以在对其投入更多目光的同时，如何减小噪声对我们的干扰成为解决这个难题需要面对的第一问题。
1.1.2 研究意义
微穿孔板吸声体是在1975年被我国声学方面的权威马大猷教授首次提出，并在理论的基础上搭建了相关的模型，这就是非常著名的马氏理论模型[5]。因为微穿孔板吸声体有质量较轻便、坚硬牢固、环保和耐腐蚀等很多优势，所以从它被提及以来，就被大量的应用在建筑、航空、航海、消声器[6]等好多方面，因此被称作本世纪最有价值和影响力的新一代吸声材料，它在不久的将来可能会逐渐成为主流，而传统的多孔径吸声材料则会淹没在历史长河中。
但是，以前的单层微穿孔板吸声体有一个非常明显的不足，那就是它的吸声带宽很窄小，大致是1~2个倍频程[7]，这使得它被广泛使用的地位得到挑战。除此之外，由于大量的应用场合在安装空间上有非常严格的限制，这就要求在解决噪声的控制问题时要用到很薄的降噪结构。由此，在吸声体的厚度不发生任何变化的前提下，通过怎样的办法使得单层的微穿孔板吸声结构的吸声带宽得到加宽成为了需要解决的一个问题。
当微穿孔板进行简单的串联排列时，由于体积一般都很大，很显然它不适合应用在安装空间受到很严格的限制的情况下[26]，因此经过很多学者的不懈努力，空腔可变的并联组合微穿孔板吸声体被逐渐发掘出来，正因为不同空腔所能带来的有效吸声频带的范围不太一样，因而并联结构使得微穿孔板吸声体的吸声带宽在很大程度上得到了拓宽。但由于一些理论和技术上的问题，这种结构的吸声特性并不是十分理想。
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