基于压电效应的噪声能收集器结构分形设计及仿真分析研究

摘要

近年来，我国在工业发展方面取得了举世瞩目的成就，我们的日常生活也随之变得方便快捷。但是由于工业发展引发的噪音问题也同样给人们带来越来越多的困扰。因此，噪音治理成为众多科学家和学者研究的热点问题。 传统的噪音治理研究方向为切断噪声源、隔离噪声传播途径和防护噪声受害者。近期出现的以收集噪声的降低噪声方法，是一个新颖的、前沿的噪声治理研究方向。不过，现有的噪声能收集器只能收集其固有频率附近的噪声，即只适合收集单一频率的噪声，而针对宽频域的噪声却不能表现出好的收集效果，所以收集效率低下。已有研究表明，分形结构在应用于对宽频振动能收集上取得了良好的研究成果。为了探索适用于宽频噪声能的收集结构，本文借鉴了以往学者采用分形结构对宽频振动能进行收集的方案，在对宽频的噪声能收集中也引入具有分形结构特点的收集器。 分形结构随着分形级数的增加，有降低其自身的固有频率和缩小不同模态间频率间隔的特点。分形结构的这些特点，有利于收集宽频激励的振动响应。树状分形结构比较简单，易于建立模型，其对宽频激励的振动响应也具有一般分形结构的特点。因此，本文以树状分形结构作为噪声收集装置，进行模型在宽频噪声随机激励下的振动响应研究。在研究中，以点声源作为激励加载到模型上，探索模型对宽频随机激励的响应。数值模拟结果显示，在宽频噪声随机激励下，分形结构得到了多个频点的共振响应，较以往噪声能收集器只能在单频点的产生振动响应增加了对噪声的收集效率。 所以，具有分形结构特点模型可以有效收集宽频噪声，是一种潜在的宽频噪声能收集装置。

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