金属纤维多孔材料在高声强下的吸声性能

kaola1992

金属多孔材料具备轻质，耐热、耐腐蚀等多功能特性，通过合理设计，可实现宽频带、高吸声的优良特性。在一些极端条件如高温、高声强环境下的噪声控制方面，还有着十分良好的应用潜力。基于多孔金属材料在航空发动机声衬的潜在应用以及目前尚未见有纤维材料参数对高声强吸声性能影响的研究，以金属纤维多孔材料在高声强环境的应用为背景，对其吸声特性进行理论与实验研究。主要工作如下： （1）        针对高孔隙率的金属纤维多孔材料，在不可压的流动状态方程中引入线化的惯性项，并通过渐进匹配方法得到半经验的非线性流阻模型。分析得到线性静流阻随丝径的增大而减小，非线性系数随丝径的增大而增大的结论。再结合高声强模型得到金属纤维多孔材料在高声强下的吸声性能。 （2）        在静流阻测试系统中，得到了实际金属纤维多孔材料静流阻的实验结果，与理论预测结果比较符合，由此验证了本文推导非线性流阻模型的方法的可行性；在阻抗管测试系统中，得到了材料法向表面阻抗和吸声系数随入射声压级变化的实验结果，与理论预测结果符合良好，由此进一步验证了本文推导的预测方法的可行性。 （3）        针对金属纤维多孔材料结构，研究了材料的流阻特性、声阻抗特性和色散特性，得出了材料内部等效声速随线性静流阻的增大而减小，衰减系数随非线性系数增大而增大的规律。分析了各基本材料参数与表面法向入射声阻抗的关系：材料声阻随纤维直径增大而减小，而声抗增大；材料声阻随孔隙率的增大而减小，而声抗增大。根据材料各参数和表面声阻抗的关系，提出了通过设计材料各基本参数提高材料在高声强条件下单频和离散宽频吸声性能的设计准则。