内嵌环肋结构声学黑洞消音器设计及优化

摘要

本文基于声学黑洞效应设计了一种内嵌环肋结构声学黑洞消音器,其中内嵌环肋结构尺寸以幂指函数分布。通过在COMSOL中建立该装置的有限元模型,采用控制变量法,探讨了消音器模型的内嵌环肋结构高度分布的幂律指数、消音器截断面厚度、内嵌环肋间距,以及内嵌消音器环形支撑板上穿孔数量和穿孔孔径大小等因素对消声效果的影响,最终提出一种结构优化后的内嵌环肋结构声学黑洞消音器,并对其进行仿真分析。结果表明,消音器工作在低频段(0~400 Hz),环形支撑板上穿孔数量及小孔径对其消声效果较好;在中频段(400~1000 Hz),幂函数指数和截断厚度接近0对其消声效果影响较好;在高频段(1000~1200 Hz),中等肋片间距对其消声效果影响较为显著,且经优化后的消声器模型消声效果明显提升。本文研究成果可对机械设备噪声控制以及新型消音器的设计提供一定的参考。