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振动与冲击

第41卷第16期JOURNALOFVIBRATIONANDSHOCKVoL41No.162022

基于声学虹吸效应的水下低频大宽带吸声机理研究

马承志T,王立博T,吴晓T,吴九汇T

(1.西安交通大学机械工程学院，西安710049；

2.西安交通大学机械结构强度与振动国家重点实验室，西安710049)

摘要：利用有限元软件COMSOL建立了薄板型超材料的仿真模型,在声学虹吸效应基础上研究了其低频大宽

带吸声机理。通过探究在声学虹吸效应作用下压差声汇机理、声阻抗匹配机理及负动态等效密度机理，验证了该超材料

的低频大宽带吸声性能;讨论了面积比、薄板厚度和质量块高度等参数变化对于薄板型超材料的吸声性能影响。结果表

明：当一定频率的平面波入射该超材料时,会在元胞某一位置处发生共振,具有最大的吸声量，在不同面积比的情况下,该

超材料仍然具有较为匹配的声阻抗,几乎所有入射能量可以被迫流向这种谐振元胞,增强元胞振动,使之仍然保持良好

吸声效果；当薄板厚度变小或者质量块高度变大时，吸声系数的峰值频率会向低频移动。最后，通过合理设计优化薄板型

超材料的各项参数实现了水下100-500Hz的低频大宽带吸声。

关键词：低频;大宽带;吸声;面积比

中图分类号：TB56文献标志码：ADOI:10.13465/j.cnki.jvs.2022.16.014

AstudyonthemecUanismofunderwaterlowfrequencyandwidebandsound

absorptionbasdonacousticsiphoneffect

Y4Chegzhi1，2,T4NGL$o1,2,TX%。1，2,T，2

(1.SchoolofMechanicdEngineering,XianJiaotongUniversity,Xian710049,China；

2.StateKeyLaboratoryforStrengthandVibrationofMechanicdStructures,XianJiaotongUniversity,Xian710049,China)

Abstract:AsimulationmodiofthinplaixmetamateyalwasestablishedbyusingfiniteelementsoftwcaCOMSOL,

anditslowfaquencyandwidebandsoundabsoationmechanismwasstudddonthebasisofaccusticsiphoneffect.By

exploringthemechanismofdideantdlpressureacousticconveraencc,acousticimpedanccmatchingandnexativedynamic

equivelenidensityundertheactionqSacousticsiphoneffect,tUxlowfaquencyandwidebandsounddbsorption

perfomianccoftUemetamateriaowasverified.Theeffectsofparameterrsuchasarexratio,sheetthickness,andmass

heightonthesound