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内嵌不同形状散射子的局域共振型黏弹性覆盖层低频吸声性能研究
  • ISSN号:1000-3290
  • 期刊名称:物理学报
  • 时间:2012
  • 页码:293-300
  • 分类:TN204[电子电信—物理电子学]
  • 作者机构:[1]国防科学技术大学光子/声子晶体教育部重点实验室,长沙410073
  • 相关基金:国家自然科学基金(批准号:11004249)资助的课题.
  • 相关项目:局域共振能量耗散机理及其在水声吸声材料中的应用研究
中文摘要:

最近研究表明, 将声子晶体中的局域共振现象引入到水下吸声材料的设计中, 可以观察到由局域共振引起的低频声吸收现象. 为了进一步揭示局域共振低频吸声机理并获得更优的水下低频声吸收性能, 研究了内嵌不同形状散射子的黏弹性声学覆盖层. 利用晶格和散射子在空间排布的对称性, 传统有限元方法得到简化, 从而节约了计算时间和存储空间, 并通过将简化有限元法计算得到的结果与传统有限元法计算的结果进行对比, 验证了简化有限元方法的正确性. 结合位移云纹图, 考察了特定频率点上振动模态与相应的局域共振吸声峰之间的关系, 揭示了内嵌圆柱形散射子的黏弹性覆盖层的吸声机理. 进一步讨论了相同体积下不同形状的圆柱形散射子对黏弹性覆盖层吸声性能的影响, 给出了提升覆盖层低频吸声性能的优化思路. 通过讨论不同芯体材质对内嵌圆柱形散射子的黏弹性覆盖层吸声性能的影响, 找到了改变第一共振峰位置的方法, 从而可以通过调整第一共振峰来实现特定频率范围内的宽带吸声.

英文摘要:

The low-frequency underwater sound absorption phenomenon induced by the localized resonance in phononic crystal shows a promising application for the design of underwater acoustic absorption material in recently study. To further reveal the sound absorption mechanism and optimize the low-frequency underwater sound absorption characteristic, the viscoelastic coating embedded with various shapes of scatterer is investigated. In this paper, to shorten the computing time of the original finite element program and save the core memory, the conventional finite element method is simplified due to the symmetry of the lattice and the scatterers, then the simplified finite element method is validated by comparing the results of the simplified finite element method with those of the conventional finite element method. The relationship between the resonance mode described with the displacement contours of one unit cell at specified frequencies and the corresponding absorption spectrum is discussed in detail, which reveals briefly the sound absorption mechanism of the viscoelastic coating embedded with cylindrical scatterer. Finally, the shape effect of the scatterer on the sound absorption characteristics is investigated, spherical scatterers and the three cylindrical scatterers with different shapes but the same volume are considered. Further, the influence of the density of the core on acoustic absorption characteristic under an air backing is discussed. The results show that lower sound absorption properties can be deduced by adopting the cylindrical scatterers and reducing the radius of the base of circular cylindrical scatterer, and the absorption bandwidth can be improved by choosing the optimal scatterer material.

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期刊信息
  • 《物理学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国物理学会 中国科学院物理研究所
  • 主编:欧阳钟灿
  • 地址:北京603信箱(中国科学院物理研究所)
  • 邮编:100190
  • 邮箱:apsoffice@iphy.ac.cn
  • 电话:010-82649026
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-3290
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1958/O4
  • 邮发代号:2-425
  • 获奖情况:
  • 1999年首届国家期刊奖,2000年中科院优秀期刊特等奖,2001年科技期刊最高方阵队双高期刊居中国期刊第12位
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国科学引文索引(扩展库),英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:49876