多孔材料声学模型及其应用.pdf

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1、多孔材料声学模型及其应用／王营等·145·多孔材料声学模型及其应用王营，赵武，黄丹(1河南理工大学机械学院，焦作454000；2河南理工大学材料学院，焦作454000)摘要多孔材料声学模型的研究，对多孔材料在吸声降噪、冲击吸能等领域的应用具有重要意义。对基于流体惯性和黏滞耗散理论且同时考虑热传导效应建立的声传播模型进行简要介绍，并具体描述圆管理论模型和JCA模型，分析总结这些声学模型在近年来科学研究中的应用。结果显示，传统的圆管理论声学模型有其理论合理性，但在精度上有一定的局限性，仍需要更多学者的努力和完善。关键词

2、多孔材料吸声圆管理论模型JCA模型中图分类号：TB321文献标识码：ADOI：1O．11896／j．issn．1005—023X．2015．05．025TheAcousticModelsofPorousMaterialsandTheirApplicationsWANGYing，ZHAOWu，HUANGDan(1SchoolofMechanicalandPowerEngineering，HenanPolytechnicUniversity，Jiaozuo454000；2SchoolofMaterialsScience

3、andEngineering，HenanPolytechnicUniversity，Jiaozuo454000)AbstractAcousticmodelsforporousmaterialsplayanimportantroleintheirapplicationstosoundabsorp—tion，noisereduction，energyabsorption，andSOon．Thesoundpropagationmodelsbasedonfluidinertiaandthetheoryofviscousdi

4、ssipation，aswellasthethermalconductioneffectaresummarized，especiallythecylindermodelandJCAmode1．Theapplicationsofsuchmodelsarealsosummarizedandanalyzed．Theresultsshow。thetraditionalcylindermodeliStheoreticallyrational，butlacksabsoluteprecisionwhichneedsfurther

5、effortsofresearchers．Keywordsporousmaterials，soundabsorption，cylindermodel，JCAmodel本身的阻尼衰减、渗流在孔隙间的热弹性压缩膨胀、与孔壁0引言摩擦的黏滞耗散以及流过边角所产生的涡等。常温常压下多孔材料是一类包含大量孔隙的材料，主要由连续固相空气在建筑用多孔材料中的声传播一般是线性的，不用考虑骨架和填充孔隙的流体相组成。多孔材料具有轻质、高强涡的影响。但当多孔材料应用于喷气发动机或宇宙飞船这韧、耐撞击、高比强、比刚等特点，在结构、缓冲吸

6、能、热减振、样的环境时，高声强成为不可避免的问题，从而需要对声传隔／消音等方面发挥着重要作用，如汽车缓冲挡板、建筑用隔播和吸收进行非线性考虑]。音材料、宇航结构层压面板、瓦斯防爆、装甲防护等_1]。近声波进入多孔材料后引起空气振动，由于振动受到曲折年来，多孔材料以其独特的综合性能和广阔的应用前景，受孑L隙壁的阻挡，空气与孔隙壁发生摩擦和黏滞使相当一部分到国内外研究机构和学者的高度关注。其声学模型得到很声能转化为热能耗散；孔中的空气和孔壁之间的热交换引起大发展，从圆管理论到广泛应用的JCA模型，为多孔材料的的热损失，

7、也使声能衰减，造成能量损失。不同孔隙尺寸、孔设计和应用奠定了理论基础。隙度的多孔材料对声波传播的影响及吸声特性有很大差别。孔隙较大时，声波进入后不容易发生二次或多次反复碰撞，1多子L材料吸声机制因而能量损失较少。但当孔隙细小时，声波发生多次碰撞的声波在空气中的传播满足惠更斯原理，即声源的振动引可能性增加，每次反射、折射都要消耗一定能量。因此孔径起波动，波动的传播是由于介质中质点问的相互作用。在连小的多孔材料比孔径大的吸收的能量多。但孔径尺寸也不续介质中，任何一点的振动，都将直接引起邻近质点的振动。能过小，因为大部分

8、声波有可能在未进入材料前即已反射。多孔材料具有吸声作用主要是由于其内部具有大量彼此连因此要合理选择孔径尺寸以达到吸声效果[】。通的微孔或间隙，且通过表面与外界相通。多孔材料的吸声当多孔材料薄时，吸声特性主要由黏滞损失和其表面密是一种物理过程的能量转换，其吸声机制主要包括_6]：材料度决定。但如厚度接近或超过波长，声波在其中传播的距离*国家自然科学基金(511