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一种改进的多孔金属材料吸声模型研究 2) + 孙富贵*, ，陈花玲 * + （陕西渭南68302 部队装备部, 西安714000 ） （西安交通大学机械工程学院, 西安710049 ） 摘要：以纤维多孔金属材料为研究对象，研究声波在多孔材料中吸声性能。在Biot-Allard 吸声模型基础上，结 合传热学热对流理论，通过考虑吸声材料的有效密度对有效体积模量的影响，得到了一种改进的吸声模型。与 实验数据比较表明：本文模型明显优于传统模型，从而证实了本文理论分析的合理性。介绍了论文格式和书写， 作者可以按此短文的格式排版。 关键词：多孔材料;吸声；金属 引 言 多孔金属材料为一种具有很多优良特性的新型材料，具有高能量吸收、耐腐蚀、耐高温等优良机械性 能，使其成为一种能够胜任恶劣环境的吸声材料。因此，研究多孔金属材料的吸声性能具有非常重要的现 实意义。 根据Kirchhoff 的理论，人们在分析多孔吸声材料吸声性能时，将有效密度与有效体积模量独立计算， 长期以来，国内外学者[1-9]都是遵循这一原则对多孔材料的吸声性能进行研究。Allard[1] 在回顾Biot 理论 基础上，通过特征尺寸的方法计算了多孔材料的吸声特性；Kirby[5]等从绕流角度计算了有效密度及有效体 积模量，解决了纤维不规则排列问题；Dup`ere[6]等同样计算了规则排列纤维绕流问题，并解决了带有节点 的多种不同角度纤维绕流情况，在此条件下得到了有效密度，他没有计算有效体积模量；Tarnow[7]等通过 [8] 统计方法将不规则纤维排列截面等效为圆截面，计算了有效密度及有效体积模量；张波 等人考虑了热对 流效应，扩展了吸声模型中有效体积模量。但是上述这些研究均没有脱离 Kirchhoff 的原则，对有效密度 及有效体积模量的计算均是独立考虑的，没有考虑有效密度对有效体积模量的影响。 然而，由于有效密度与多孔材料边界层内质点运动速度有关，质点的运动势必会带走或带来热量，而有效 体积模量又与逾温有关，也就是说，质点运动势必对计算体积模量产生影响，即有效密度对有效体积模量 会产生影响。因此，为了更加合理地描述多孔材料的吸声性能，应该考虑有效密度对有效体积模量的影响 [9] 关系。孙富贵 等在Dupere 理论基础上，综合了Tarnow 等人的方法，将吸声理论拓展到高温领域，虽然 提出了有效密度对有效体积模量影响的思想，但并没有详细对其进行研究，且没有考虑热对流因素。 本文利用热对流理论中流体速度与温度之间的关系，在计算有效体积模量中考虑了有效密度对有效体 积模量的影响，得到了有效密度与有效体积模量之间的相互关系。然后，计算了受有效密度影响的有效体 积模量，通过实验证明，本文的耦合理论更能解释实测数据，优于其他吸声模型。 2) E-mail ：s_fg@ 1吸声材料的有效密度 由吸声理论可知，材料吸声系数与复波数及表面声阻抗有关。声波在多孔材料中的衰减有两方面的原 因：一是孔中流体的黏滞作用，二是机械能转化为热能。Allard 在 Biot 等前人工作的基础上给出了多孔 [1] 材料特性阻抗Z 、复波数k 及吸声系数A 的表达式 ： c 2 e Zf Z0 Z