南京大学学报(自然科学版) ›› 2019, Vol. 55 ›› Issue (5): 791–795.doi: 10.13232/j.cnki.jnju.2019.05.011

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可实现宽频宽角度隔声的薄层通风结构

林远鹏,梁彬(),杨京,程建春   

  1. 南京大学声学研究所，南京，210093
  • 收稿日期:2019-03-14 出版日期:2019-09-30 发布日期:2019-11-01
  • 通讯作者: 梁彬 E-mail:liangbin@nju.edu.cn
  • 基金资助:
    国家自然科学基金(11634006);国家重点研发计划(2017YFA0303700)

Thin ventilated layer for broadband and wide⁃angle sound insulation

Yuanpeng Lin,Bin Liang(),Jing Yang,Jianchun Cheng   

  1. The Institute of Acoustics, Nanjing University, Nanjing, 210093, China
  • Received:2019-03-14 Online:2019-09-30 Published:2019-11-01
  • Contact: Bin Liang E-mail:liangbin@nju.edu.cn

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摘要：

隔声材料的设计是声学研究的重要主题，并具有重要的应用价值，然而通风条件下的低频宽带隔声仍是具有挑战性的难题.提出一种基于空间折叠结构和中空管道相互组合的双层结构的通风隔声屏障设计，利用层间的类Fano共振耦合对特定频带内的声波能量实现高效隔离，具有外形平整、厚度薄( λ / 5.2 )、通风量高（通风面积>50%）、设计制备简便、隔声的频率及角度范围大等重要优势.数值仿真结果表明该结构可在预设的频率范围内对不同角度入射的低频声波能量实现高效隔离.该设计为新型隔声结构的研制提供了启示，并有望应用于各种同时要求高通风量与高降噪量的特殊场合.

关键词: 声学超材料, Fano共振, 宽带隔声, 通风隔声屏障

Abstract:

As an important problem in acoustics，sound insulation finds applications in a great variety of situations. In the existing schemes，however，there has always been a trade?off between the thinness of sound?insulating devices and their ventilating capabilities，limiting their potentials in the control of low?frequency sound in high ventilation environments. In this paper，a two?layer ventilated sound insulation barrier design based on the combination of a spatial folding structure and a hollow pipe is proposed. The Fano?like resonance coupling between the layers is used to effectively isolate the acoustic energy in a specific frequency band. And the design has many important advantages such as planar profile，thin thickness ( λ / 5.2 )，high ventilation (ventilation area >50%)，simple design and preparation，wide working frequency and omnidirectional sound insulation. The numerical simulation results show that the structure can effectively isolate the low?frequency acoustic energy incident at different angles within the preset frequency range. This design provides inspiration for the development of new sound insulation structures and is expected to be applied to a variety of special occasions requiring high ventilation and high noise reduction.

Key words: acoustic metamaterial, Fano resonance, broadband sound insulation, ventilated sound insulator

中图分类号: 

  • O429

图1

通风隔声屏障结构示意图，放大图为所选区域的两个单元内部结构"

图2

模块A和B对应的折叠结构透射谱"

图3

入射角分别为0°，30°和60°情况下的隔声屏障声能量透射谱"

图4

平面波在(a) 0°，(b) 30°和(c) 60°入射时的声压场分布图，点声源入射时在全透射点(d) 2570 Hz与全反射点(e) 2730 Hz的声压场分布图"

图5

(a)通风面积不变时，两模块之间间隔为H 1=3 mm,H 2=5 mm和H 3=7 mm情况下的隔声屏障声能量透射谱，(b)模块间隔不变时，结构单元长度为D 1=36 mm，D 2=44 mm和D 3=52 mm情况下的隔声屏障声能量透射谱"

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