南京大学学报(自然科学版) ›› 2013, Vol. 49 ›› Issue (4): 530–537.

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声子晶体结构低频降噪机理研究及应用

刘红星;吴九汇;沈礼;张铁山;   

  • 出版日期:2013-08-30 发布日期:2013-08-30
  • 作者简介:西安交通大学机械工程学院;
  • 基金资助:
    基金:国家重点基础研究发展计划(2011CB610306);;国家自然科学基金(51075325)

L o w - f r e q u e n c yn o i s e r e d u c t i o nb a s e do nq u a s i - b a n d g a po f p h o n o n i cc r y s t a l s t r u c t u r e s

L i uH o n g - X i n g , W uJ i u - H u i , S h e nL i , Z h a n gT i e - S h a n   

  • Online:2013-08-30 Published:2013-08-30
  • About author:( S c h o o l o fM e c h a n i c a lE n g i n e e r i n g , X i ’ a nJ i a o t o n gU n i v e r s i t y , X i ’ a n , 7 1 0 0 4 9 , C h i n a )

摘要: 低频噪声(20~400Hz)的降噪处理仍是工程界的难点问题.为了获得一种新的有效低频降噪方法,结合声子晶体中能带图和超结构中负等效质量密度的相关理论,提出了声子晶体结构低频准禁带(即声子晶体结构在低频范围内存在类似于完全带隙的特性,能够有效地衰减低频范围内的弹性波,但其衰减程度低于完全带隙)的概念.低频准禁带是声子晶体结构的一种低频特性,可以实现小尺寸结构降低低频噪声的目的.利用低频准禁带特性,对离心通风机降噪采用的丝网结构的空气占有率、丝网大小及丝网厚度对低频降噪效果的影响进行理论对比分析,所得的理论分析结果与丝网低频降噪实验结果相吻合.可见,低频准禁带为低频降噪的结构优化设计提供了新的方法和思路.

Abstract: N o i s er e d u c t i o n i n t h e l o w - f r e q u e n c yr a n g e ( 2 0~4 0 0H z ) h a s a l w a y s e n c o u n t e r e dd i f f i c u l t i e s a n d t r o u b l e s
i nt h ee n g i n e e r i n gf i e l d . I no r d e rt oo b t a i nan e wa n de f f e c t i v e l o w - f r e q u e n c yn o i s er e d u c t i o nm e t h o d , t h ep h o n o n i c
c r y s t a lb a n dd i a g r a ma n d t h e e f f e c t i v em a s sd e n s i t y t h e o r i e s a r e c o m b i n e d f o r t h en o v e l c o n c e p t o f t h e l o w - f r e q u e n c y
q u a s i - b a n d g a p , s i m i l a r t ot h e c o m p l e t eb a n dg a p t h a t c a np r o h i b i t o r a t t e n u a t e t h ep r o p a g a t i o no f e l a s t i cw a v e s i n t h e
l o w - f r e q u e n c yr a n g e . H o w e v e r , t h ea t t e n u a t i o ni sd i f f e r e n tf r o m t h ec o m p l e t eb a n dg a p . L o w - f r e q u e n c yq u a s i -
b a n d g a p i so f l o w - f r e q u e n c yc h a r a c t e r i s t i c so fp h o n o n i cc r y s t a l , a n dc a na c h i e v es m a l ls i z e so fs t r u c t u r et or e d u c e
l o w - f r e q u e n c yn o i s e . T h r o u g ha n a l y s i so nt h e e f f e c t so f a i r o c c u p a n c yr a t e , m e s hs i z ea n d t h i c k n e s so n l o w - f r e q u e n c y
n o i s er e d u c t i o no f c e n t r i f u g a l f a nu s i n g l o w - f r e q u e n c yq u a s i - b a n d g a pt h e o r y , w eo b t a i nr e s u l t s t h a t c o i n c i d ew i t ht h e
n o i s er e d u c t i o ne x p e r i m e n t s . S o , t h ec o n c e p to ft h el o w - f r e q u e n c yq u a s i - b a n d g a pp r e s e n t e di nt h i sp a p e rc o u l db e
u s e f u l i np o t e n t i a l e n g i n e e r i n ga p p l i c a t i o n so f l o w - f r e q u e n c yn o i s er e d u c t i o n .

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