高声压激励下多孔金属材料的吸声性能数值计算
纤维多孔金属材料吸声性能文献阅读综述
丝径对不同温度下金属纤维板吸声性能的影响
• 为了分析不同温度条件下丝径对多孔金属材料吸声性能的影响，图 8 给出了 500℃环境下 相同 材料厚度（25mm）、相同孔隙率（90%）、不同丝径的金属纤维板的吸声系数。由 图可知，在 400Hz 到 2000Hz 频率范围内，吸声系数会随着丝径增大而增大。这是因为 在相同体积和相同孔隙率的条件 下，丝径较大的材料内表面积较小，流阻也因此变小。流 阻减小，从而声阻率比减小，因此声吸收 也就增大。在 600Hz-1200Hz 段出现的小丝径 吸声实验数值增大现象，这是因为丝径小的材料刚性稍 差，在实际测量过程中材料会发生 了声振耦合，因此增加了能量的吸收，导致实测数值增大。图中 可见，理论计算值与实测 结果也是基本一致。
基础理论
• 由吸声理论[4]可知，材料吸声系数与材料特性阻抗Zc、复波数k及表面声 阻抗Zf有关。
• Zc、k及Zf及吸声系数A表达式为：
• 式中，ρe为有效密度，Ke为有效体积压缩模量，k为复波数，Zf为表面声 阻抗，Z0为空气特性阻抗，d 为吸声材料的厚度。因此，只有能够得到材 料的有效密度以及有效压缩模量，就可以获得材料的吸声系数。
参考文献
• [1] 过增元，热流体学，清华大学出版社，1992 • [2] 张波，陈天宁，冯凯，陈花玲，烧结金属纤维多孔材料的高温吸声性能，
西安交通大学学报（42）2008，1327-133 • [3] 詹佑邦,热学．华东师范大学出版社，2000
纤维多孔金属材料吸 声性能文献阅读综述
马凌宇
摘 要：
• 研究了温度与气体参数之间的关系，得到高温条件下温度与吸声性能之间 的关系。通过实验测试，获得了具有不同声学参数的金属纤维板在不同环 境温度下的表面声阻抗及吸声系数，研究了温度对其吸声性能的影响规律。 理论结果与实验结果基本吻合，证明了理论分析的合理性。
金属纤维多孔材料在高声强下的吸声性能预测
第28卷第4期声学技术Vo l.28,No.4 2009年8月 Technical Acoustics Aug., 2009金属纤维多孔材料在高声强下的吸声性能预测常宝军1,3，王晓林1,3，彭锋1,3，孙艳1,2(1. 中国科学院声学研究所噪声与振动重点实验室，北京 100190；2. 北京工业大学，北京 100124；3. 中国科学院声学研究所声场与声信息国家重点实验室，北京 100190)摘要：以烧结金属纤维多孔材料为对象，研究了材料的非线性静流阻特性，以及在高声强下的吸声特性。
提出了通过线化的奥森方程，推导Forchheimer关系中非线性系数的方法，得到半经验的非线性流阻模型，并给出了相关的实验对比；结合非线性流阻模型和Umnova-Attenborough的声学模型，进而预测金属纤维材料在高声强下的非线性吸声性能，并与实验做了比较，结果比较一致。
同时，也对纤维多孔材料非线性吸声机理做了一些简要阐述。
所提的预测方法对纤维吸声材料的设计和优化有一定指导意义，尤其是在高声强环境中。
关键词：金属纤维多孔材料；流阻；非线性系数；高声强中图分类号：O42 文献标识码：A 文章编号：1000-3630(2009)-04-0450-04DOI编码：10.3969/j.issn1000-3630.2009.04.002Prediction on the sound absorption performance of fibrous porous metals at high sound pressure levelsCHANG Bao-jun1,3, WANG Xiao-lin1,3, PENG Feng1,3, SUN Yan1,2(1. Key Laboratory of Noise and Vibration Research Institute of Acoustics, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100190, China;2. Beijing University of Technology, Beijing 100124, China;3. State Key Laboratory of Acoustics, Institute of Acoustics, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100190, China)Abstract: In this article, sintered fibrous porous metals are targeted to study the nonlinear flow resistivity and their absorption characteristics at high sound pressure levels. A method of deriving the nonlinear coefficient of the Forchheimer relation for highly porous fibrous metals is proposed by solving Oseen’s equation, and a semi-empirical flow resistivity model is obtained in this article. The nonlinear absorption performance of fibrous porous metals can be predicted by employing an acoustical model for sound absorption at high sound pressure levels. The theoretical prediction agrees with experiments. The absorption mechanism of fibrous porous metals is also briefly analyzed. The method in this paper could have certain guiding significance for the design and opti-mization of fibrous porous metals , especially in the high sound pressure level environment.Key words: fibrous porous metals; flow resistivity; nonlinear parameter; high sound pressure levels1 引言多孔材料通常在建筑上用作吸声材料，具有质轻、刚度高等许多优点。
多孔材料吸声性能仿真分析与优化
中文摘要摘要噪声污染已经成为了当今世界非常严重的环境问题之一。
汽车噪声在城市噪声中占有很大比例，在汽车的减振降噪措施中，吸声是一个很重要的途径，而多孔材料是应用得最多的吸声材料。
因此研究多孔吸声材料的吸声特点，吸声性能的影响因素具有重要的意义。
本文以玻璃纤维作为主要研究对象，探讨了多孔吸声材料的理论模型，分析了影响多孔材料吸声性能的因素，研究了多孔材料在穿孔管消声器中的应用并进行了优化设计。
论文主要工作如下：首先，介绍了多孔吸声材料的理论模型、多孔吸声材料的五个声学特征参数的定义以及测试方法。
开发了测量多孔材料流阻率的实验设备，并对几种多孔材料的流阻率进行了测量；选用质量-体积法对多孔材料的孔隙率进行了测量；基于吸声系数测量中的传递函数法对多孔材料的吸声系数进行了测量。
其次，基于Johnson-Champoux-Allard模型以及五个声学特征参数，利用声学有限元方法分析了多孔材料吸声性能的影响因素，重点研究了多孔材料的物理参数（材料厚度、材料背后空腔厚度等）、声学参数（流阻率、孔隙率等）的变化对其吸声性能的影响；基于传递矩阵以及声学有限元法，对多层复合多孔吸声材料的影响因素进行了分析。
最后，将多孔吸声材料应用于穿孔管阻性消声器中，使用声学有限元方法计算消声器的传递损失变化。
以声学特征参数为设计变量，消声器传递损失为目标函数，进行优化设计。
采用最优拉丁超立方实验设计选取样本点，生成设计矩阵；根据设计矩阵中的样本点利用声学有限元法仿真计算消声器传递损失；基于样本点以及响应值，利用Kriging近似模型拟合方法建立消声器传递损失的近似模型；最后用多岛遗传算法对消声器传递损失进行优化。
优化后，消声器传递损失增加了4.32dB，多孔材料的吸声系数在对应频率段也有所增加。
关键词：多孔吸声材料，仿真分析，传递矩阵法，目标优化I英文摘要ABSTRACTNoise pollution has become one of the most serious environmental problems in the world. Automobile noise occupies a large proportion of urban noise.Absorption is a very important method in car vibration and noise reduction measures, and porous materials are the most widely used sound absorption materials. Therefore, it is of great significance to study the sound absorption characteristics of porous sound-absorbing materials and the influencing factors of sound absorption performance. This article takes glass fiber as the main research object, discusses the theoretical model of porous sound-absorbing material, analyzes the factors which influence the sound-absorbing performance of porous material, studies the application of porous material in perforated plate muffler and optimizes it. The main work of this article is as follows: First, the theoretical model of the porous sound-absorbing material, the definition of the five acoustic characteristic parameters of the porous sound-absorbing material, and there test method are introduced. The experimental equipment for measuring the flow resistance of porous materials was developed, and the flow resistance of several porous materials was measured; the porosity of porous materials was measured by the mass-volume method; based on the transfer function measurement. The sound absorption coefficient of the porous material was measured.Secondly, based on the Johnson-Champoux-Allard model and five acoustic parameters, the acoustic finite element method was used to analyze the influencing factors of the sound absorption properties of porous materials, and the physical parameters of porous materials (material thickness, cavity thickness behind the material, etc.) were mainly studied. The effects of changes in acoustic parameters (flow resistance, porosity, etc.) on the sound absorption performance were also studied ; the influence factors of multi-layer composite porous sound-absorbing materials were analyzed based on transfer matrix and acoustic finite element method.Finally, the porous sound-absorbing material was applied to a perforated plate muffler, and the transmission loss of the muffler was calculated using the acoustic finite element method. Taking the acoustic characteristic parameters as design variables, the transmission loss of the muffler as objective function, and the optimization design is performed. The optimal Latin hypercube experimental design was used to select sample points and generate a design matrix. The acoustic finiteIII重庆大学硕士学位论文element method was used to simulate the transmission loss of the muffler according to the sample points in the design matrix. Based on the sample points and response values, an approximation model of muffler was built using the Kriging fitting method. An approximate model of the transmission loss; then, a multi-island genetic algorithm is used to optimize the transmission loss of the muffler. After optimization, the transmission loss of the muffler increased by 4.32 dB, and the sound absorption coefficient of the porous material also increased in the corresponding frequency band.Keywords: Porous Sound-absorbing Materials, Simulation Analysis, Transfer Matrix Method; Goal OptimizationIV目录目录中文摘要 (I)英文摘要 (III)1 绪论 (1)1.1论文的研究背景及意义 (1)1.2国内外多孔吸声材料研究现状 (1)1.2.1 多孔材料特征参数的研究 (2)1.2.2 多孔材料吸声理论的研究 (4)1.3论文的主要研究内容 (5)2 多孔吸声材料及其声学模型简介 (7)2.1多孔吸声材料简介 (7)2.1.1 多孔材料基本特征及分类 (7)2.1.2 多孔材料吸声机理与吸声性能评价指标 (8)2.1.3 多孔材料吸声特性 (9)2.2多孔吸声材料声学模型简介 (12)2.2.1 多孔材料声学特征参数定义 (12)2.2.2 多孔材料声学模型 (15)2.3本章小结 (19)3 多孔材料声学参数的表征 (21)3.1多孔材料流阻率的测量 (21)3.1.1 多孔材料流阻率的测量方法 (21)3.1.2 多孔材料流阻率测量设备开发 (22)3.1.3 多孔材料流阻率的测量 (23)3.1.4 多孔材料流阻率测量装置的误差分析 (25)3.2多孔材料孔隙率的测量 (27)3.2.1 多孔材料孔隙率测量方法简介 (27)3.2.2 多孔材料孔隙率的测量 (28)3.3多孔材料吸声系数的测量 (28)3.3.1多孔材料吸声系数测量方法简介 (28)3.3.2 多孔材料吸声系数测量 (31)3.4多孔材料其他声学特征参数的测量 (34)3.4.1 多孔吸声材料曲折因子的测量 (34)V重庆大学硕士学位论文3.4.2 多孔吸声材料粘性特征长度与热效特征长度的测量 (34)3.5本章小结 (35)4 多孔材料吸声性能影响因素分析 (37)4.1阻抗管有限元模型 (37)4.2仿真方法可行性验证 (39)4.3物理参数对多孔材料吸声性能的影响 (40)4.3.1 厚度多孔材料吸声性能的影响 (40)4.3.2 背后空腔厚度对多孔材料吸声性能的影响 (42)4.4声学特征参数对多孔材料吸声性能的影响 (44)4.4.1 流阻率对多孔材料吸声性能的影响 (44)4.4.2 孔隙率对多孔材料吸声性能的影响 (45)4.4.3 曲折因子对多孔材料吸声性能的影响 (46)4.4.4 粘性特征长度对多孔材料吸声性能的影响 (47)4.4.5 热效特征长度对多孔材料吸声性能的影响 (49)4.5多层复合多孔材料吸声系数理论计算 (51)4.5.1 多层复合多孔材料传递矩阵的建立 (51)4.5.2 多层复合多孔材料吸声系数计算 (52)4.5.3 理论仿真验证 (54)4.6声学特征参数对多层复合多孔材料吸声性能的影响 (55)4.6.1 流阻率对多层复合多孔材料吸声性能的影响 (55)4.6.2 孔隙率对多层复合多孔吸声材料吸声性能的影响 (57)4.6.3 曲折因子对多层复合材料吸声性能的影响 (58)4.7本章小结 (59)5 多孔吸声材料的应用与优化 (61)5.1穿孔管消声器有限元模型 (61)5.2传递导纳理论 (62)5.3穿孔管消声器仿真分析 (63)5.3.1 消声器有限元模型验证 (63)5.3.2 消声器有限元仿真分析 (64)5.3.3 考虑吸声材料的消声器声学有限元仿真分析 (65)5.4考虑吸声材料的消声器性能优化 (66)5.4.1 试验设计 (66)5.4.2 建立近似模型 (68)5.4.3 目标优化 (70)VI目录5.5本章小结 (73)6 总结与展望 (75)6.1全文总结 (75)6.2工作展望 (76)致谢 (77)参考文献 (79)VII1 绪论1 绪论1.1 论文的研究背景及意义随着现代化工业、交通运输和城市建设的快速发展，特别是城市人口的急剧增长，噪声污染已经变得日益严重。
多孔金属材料高温吸声性能测试及研究
第 5 期
孙富贵, 等: 多孔金 属材料高温吸声性能测试及研究
5 03
B2 =
Pr =
cp # ∃
( 7)
式中 cp 为定压比热, ∃为空气热传导系数, # 为空 气黏滞系数。
刚性背面条件下的声阻抗表达式为
Zf = - jZccot kd
( 8)
式中 d 为材料厚度。
Z0 =
为确保温度均匀, 先于测量前保温 3 小时, 保温 过程中进行的温度调节极小。图 3 是阻抗管内轴线 上的温度分布。其中测温坐标如图2( a) 所示, 图中所 测最大温度偏差为 20 度左右, 由于温度基数较大, 因此可以认为其在轴向是均匀的。本文所测为 240 至 861 mm 段温度, 根据结果可知温度均匀性很好。 本文所设计声管的直径仅为100 m m, 远小于轴向温 度均匀性测量里所取的位置距离, 因此可以认为声 管截面上的温度也是很均匀的。
0 c0
( 9)
式中 0 为空气密度, c0= 343. 2 T / 293为空气中 的声速, T 为绝对温度。
由上面各式可知, 若获得高温条件下流阻、比热 比、空气密度与 Prandt l 数, 就可获得温度与各声学 参数的关系, 进而获得高温下的吸声系数。
1. 2 温度的影响
为了获得温度与流阻之间的关系, 本文假设多
而可以得到吸声系数。
2 多孔金属材料高温吸声性能测试装 置
根据实际情况, 本文在测试装置设计上采用阻 抗管法中的传递函数法。该方法所需要的试件面积 小, 安装测量方便, 并且测量精度可以满足科学研究 要求, 因此可以大幅度地提高工作效率。
2. 1 传递函数法吸声系数测量原理
目前应用较为成熟的是Chung 与Blaser 提出的 双传声器传递函数法[ 6, 7] , 其测量原理如图 1 所示。 传 递函数法的基础是声波正入射条件下反射系数r
多孔材料的吸声原理以及影响吸声系数的因素
多孔吸声材料多孔吸声材料是普遍应用的吸声材料，其中包括各种纤维材料：超细玻璃棉、离心玻璃棉、岩棉、矿棉等无机纤维，棉、毛、麻、棕丝、草质或木质纤维等有机纤维。
纤维材料很少直接以松散状使用，通常用胶黏剂制成毡片或板材，如玻璃棉毡（板）、岩棉板、矿棉板、木丝板、软质纤维板凳。
微孔吸声砖等也属于多孔吸声材料。
泡沫塑料，如果其中的空隙相互连通并通向外表，可作为多孔吸声材料。
一、多孔材料的吸声机理多孔吸声材料具有良好吸声性能的而原因，不是因为表面的粗糙，而是因为多孔材料具有大量内外两桶的微小空隙和空洞。
图12-1（a）表示了粗糙表面和多孔材料的差别。
那种认为粗糙墙面（如拉毛水泥）吸声好的概念是错误的。
当声波入射到多孔材料上，声波能顺着微孔进入材料的内部，引起空隙中空气的振动。
由于空气的黏滞阻力、空气与孔壁的抹茶和热传导作用等，使相当一部分声能转化为热能而被损耗。
因此，只有孔洞对外开口，孔洞之间互相连通，且孔洞深入材料内部，才可以有效地吸收声能。
这一点与某些隔热保温材料的要求不同。
如聚苯和部分聚氯乙烯泡沫塑料以及加气混凝土等材料，内部也有大量气孔，但大部分单个闭合，互补连通（见图12-1b），他们可以作为隔热温饱材料，但吸声小郭却不好。
二、影响多孔材料吸声系数的因素多孔材料一般对中高频声波具有良好的吸声。
影响和控制多孔材料吸声特性的因素，主要是材料的孔隙率、结构因子和空气流阻。
孔隙率是指材料中连通的空隙体积和材料总体积之比。
结构因子是有多孔材料结构特性所决定的物理量。
空气流阻反应了空气通过多孔材料阻力的大小。
三则中以空气阻留最为重要，它定义为：当稳定气流通过多孔材料时，材料两面的静压差和气流线速度之比。
单位厚度材料的流阻，称为“比流阻”。
当材料厚度不大时，比流阻越大，说明空气穿透两就小，牺牲性能就下降，但比流阻大小，声能因摩擦力、黏滞力而损耗的效率就低，吸声性能就会下降。
所以，多孔材料存在最佳流阻。
当材料厚度充分大，比流阻小，则吸声就打。
声波在多孔材料中的传播与吸声性能分析
声波在多孔材料中的传播与吸声性能分析引言在现代社会中，噪音污染已成为人们生活中的一大问题。
为了解决这一问题，许多研究人员致力于研究声波在材料中的传播和吸声性能。
多孔材料因其独特的结构和特性，在吸声领域得到了广泛的应用。
本文将重点探讨声波在多孔材料中的传播机制以及多孔材料的吸声性能。
声波在多孔材料中的传播机制多孔材料的结构可使声波传播中发生多次反射、散射和透射，从而导致声波能量的分散和衰减。
首先，声波在多孔材料中的传播主要通过空气孔隙和固体骨架进行。
空气孔隙的孔径和分布影响了声波的传播速度和传播损耗。
孔径较小的孔隙对高频声波的吸收效果更好，而孔隙较大的多孔材料更适用于低频声波。
此外，当声波通过多孔材料时，声波与孔壁之间的相互作用也会对声波的传播产生影响。
孔壁的材料特性和厚度会影响声波的传播速度和吸收效果。
多孔材料的吸声性能分析多孔材料的吸声性能主要由材料的声学特性和结构参数决定。
声学特性包括声阻抗、声透过系数和吸声系数等。
声阻抗是指声波在材料表面反射和透射时遇到的阻力，它与材料的密度、厚度以及声速等有关。
声透过系数是指声波从材料的一侧通过到另一侧时的能量损失比例。
吸声系数是指材料吸收声波能量的能力，它可以通过声透过系数和反射系数计算得到。
结构参数包括孔隙率、孔径分布以及孔隙相互连接性等。
孔隙率是指多孔材料中孔隙的体积占整个材料体积的比例。
孔径分布是指孔隙的大小和分布情况，它会影响声波在材料中的散射和透射。
孔隙相互连接性是指孔隙之间是否存在相互连接，连通的孔隙能够形成声波的传播路径，增强材料的吸声性能。
在实际应用中，多孔材料的吸声性能可以通过实验测定和数值模拟来评估。
实验测定主要包括声吸收系数测定和傅里叶红外光谱法测定。
声吸收系数测定通过将多孔材料样品暴露在声场中，测量材料吸收声能的能力。
傅里叶红外光谱法测定则通过测量材料在一定频率范围内吸收光线的能力来推断材料的吸声性能。
数值模拟主要利用有限元法和声学模型来模拟声波在多孔材料中的传播和吸收过程。
多孔材料的吸声原理以及影响吸声系数的因素
多孔吸声材料多孔吸声材料是普遍应用的吸声材料，其中包括各种纤维材料：超细玻璃棉、离心玻璃棉、岩棉、矿棉等无机纤维，棉、毛、麻、棕丝、草质或木质纤维等有机纤维。
纤维材料很少直接以松散状使用，通常用胶黏剂制成毡片或板材，如玻璃棉毡（板）、岩棉板、矿棉板、木丝板、软质纤维板凳。
微孔吸声砖等也属于多孔吸声材料。
泡沫塑料，如果其中的空隙相互连通并通向外表，可作为多孔吸声材料。
一、多孔材料的吸声机理多孔吸声材料具有良好吸声性能的而原因，不是因为表面的粗糙，而是因为多孔材料具有大量内外两桶的微小空隙和空洞。
图12-1（a）表示了粗糙表面和多孔材料的差别。
那种认为粗糙墙面（如拉毛水泥）吸声好的概念是错误的。
当声波入射到多孔材料上，声波能顺着微孔进入材料的内部，引起空隙中空气的振动。
由于空气的黏滞阻力、空气与孔壁的抹茶和热传导作用等，使相当一部分声能转化为热能而被损耗。
因此，只有孔洞对外开口，孔洞之间互相连通，且孔洞深入材料内部，才可以有效地吸收声能。
这一点与某些隔热保温材料的要求不同。
如聚苯和部分聚氯乙烯泡沫塑料以及加气混凝土等材料，内部也有大量气孔，但大部分单个闭合，互补连通（见图12-1b），他们可以作为隔热温饱材料，但吸声小郭却不好。
二、影响多孔材料吸声系数的因素多孔材料一般对中高频声波具有良好的吸声。
影响和控制多孔材料吸声特性的因素，主要是材料的孔隙率、结构因子和空气流阻。
孔隙率是指材料中连通的空隙体积和材料总体积之比。
结构因子是有多孔材料结构特性所决定的物理量。
空气流阻反应了空气通过多孔材料阻力的大小。
三则中以空气阻留最为重要，它定义为：当稳定气流通过多孔材料时，材料两面的静压差和气流线速度之比。
单位厚度材料的流阻，称为“比流阻”。
当材料厚度不大时，比流阻越大，说明空气穿透两就小，牺牲性能就下降，但比流阻大小，声能因摩擦力、黏滞力而损耗的效率就低，吸声性能就会下降。
所以，多孔材料存在最佳流阻。
当材料厚度充分大，比流阻小，则吸声就打。
多孔吸声材料的孔隙率
多孔吸声材料的孔隙率是指材料中孔隙的体积与整个材料的体积之比。
孔隙率可以影响材料的吸声性能。
一般来说，孔隙率越高，材料对声波的吸收能力越强。
具体的孔隙率取决于材料的类型和制备方法。
以下是一些常见多孔吸声材料的大致孔隙率范围：
泡沫塑料：孔隙率通常在70%至95%之间，具有较高的吸声性能。
矿棉板：孔隙率一般在70%至90%之间，可以提供良好的吸声效果。
碳纤维材料：孔隙率通常在50%至80%之间，具有优异的吸声性能。
多孔聚合物材料：孔隙率一般在50%至80%之间，可以实现一定程度的吸声效果。
多孔金属材料：孔隙率通常在20%至50%之间，具有较高的吸声性能。
需要注意的是，虽然孔隙率对吸声性能有影响，但其他因素如孔隙结构、孔隙尺寸和材料密度等也会对吸声效果产生影响。
因此，在选择多孔吸声材料时，除了孔隙率，还需要考虑其他相关因素以满足具体的吸声需求。
高声强下多孔金属的吸声特性研究的开题报告
高声强下多孔金属的吸声特性研究的开题报告一、研究背景多孔金属材料已被广泛应用于噪声控制、振动控制和能量吸收等领域。
多孔金属作为具有一定孔隙率和孔径分布的材料，具有较好的吸声特性。
在实际应用中，需要对多孔金属的吸声性能进行深入研究和探究。
现在的多孔金属吸声研究主要集中在低频范围内，研究高声强下多孔金属的吸声特性具有重要的理论和实际意义。
因此，本研究将针对高声强下多孔金属的吸声特性进行深入研究。
二、研究目的本研究旨在分析高声强下多孔金属的吸声机理及吸声特性，深入探究多孔金属的吸声特性与其结构参数、声场参数等因素的关系，并提出改进多孔金属吸声材料的措施。
三、研究内容1. 阐述多孔金属的吸声机理。
2. 建立多孔金属的吸声模型，分析其吸声特性与结构参数的关系。
3. 借助声学实验室的先进设备，设计并进行多孔金属吸声实验。
4. 结合实验结果，分析多孔金属的吸声特性与声场参数的关系。
5. 提出改进多孔金属吸声材料的措施。
四、研究方法本研究将采用实验与理论相结合的研究方法。
具体包括理论分析、数值模拟和实验验证等。
通过对多孔金属的吸声机理和吸声特性的分析，建立多孔金属的吸声模型，并进行数值模拟。
同时，借助声学实验室的先进设备，进行多孔金属吸声实验，并对实验结果进行分析和提炼。
五、研究意义1. 为多孔金属的吸声特性提供更加深入的认识和理解。
2. 为多孔金属吸声材料的革新提供理论参考。
3. 为工程实践中多孔金属的吸声性能的优化提供技术支撑。
六、预期成果1. 多孔金属吸声特性理论模型。
2. 多孔金属吸声特性与结构参数、声场参数等因素的关系分析结果。
3. 多孔金属吸声实验结果及分析报告。
4. 改进多孔金属吸声材料的措施提出。
材料的吸声系数
材料的吸声系数文件排版存档编号：[UYTR-OUPT28-KBNTL98-UYNN208]材料的吸声系数吸声系数隔振vibration isolation材料吸收和透过的声能与入射到材料上的总声能之比，叫吸声系数（α）。
α=Eα/Ei =（Ei-Er）/Ei=1-r式中：Ei——入射声能； Eα——被材料或结构吸收的声能；Er——被材料或结构发射的声能； r——反射系数。
名词解释吸音系数是按照吸音材料进行分类的。
说明不同材料有不同吸音质量分贝(db)，是声压级大小的单位（声音的大小）。
声音压力每增加一倍，声压量级增加6分贝。
1分贝是人类耳朵刚刚能听到的声音。
20分贝以下，我们认为它是安静。
20-40分贝相当于情人耳边的轻轻细语。
40-60分贝是我们正常谈话的声音。
60分贝以上属于吵闹范围。
70分贝很吵，并开始损害听力神经。
90分贝会使听力受损。
在100-120分贝的房间内呆1分钟，如无意外，人就会失聪（聋）。
吸声原理当入射声能被完全反射时，α=0，表示无吸声作用；当入射声波完全没有被反射时，α=1，表示完全被吸收。
一般材料或结构的吸声系数α=0~1，α值越大，表示吸声能越好，它是目前表征吸声性能最常用的参数。
吸声是声波撞击到材料表面后能量损失的现象，吸声可以降低室内声压级。
描述吸声的指标是吸声系数a，代表被材料吸收的声能与入射声能的比值。
理论上，如果某种材料完全反射声音，那么它的a=0；如果某种材料将入射声能全部吸收，那么它的a=1。
事实上，所有材料的a介于0和1之间，也就是不可能全部反射，也不可能全部吸收。
不同频率上会有不同的吸声系数。
人们使用吸声系数频率特性曲线描述材料在不同频率上的吸声性能。
按照ISO标准和国家标准，吸声测试报告中吸声系数的频率范围是100-5KHz。
将 100-5KHz的吸声系数取平均得到的数值是平均吸声系数，平均吸声系数反映了材料总体的吸声性能。
在工程中常使用降噪系数NRC粗略地评价在语言频率范围内的吸声性能，这一数值是材料在250、500、1K、2K四个频率的吸声系数的算术平均值，四舍五入取整到。
材料的吸声系数
材料的吸声系数材料的吸声系数吸声系数隔振vibration isolation材料吸收和透过的声能与入射到材料上的总声能之比，叫吸声系数（α）。
α=Eα/Ei =（Ei-Er）/Ei=1-r式中：Ei——入射声能；Eα——被材料或结构吸收的声能；Er——被材料或结构发射的声能； r——反射系数。
名词解释吸音系数是按照吸音材料进行分类的。
说明不同材料有不同吸音质量分贝(db)，是声压级大小的单位（声音的大小）。
声音压力每增加一倍，声压量级增加6分贝。
1分贝是人类耳朵刚刚能听到的声音。
20分贝以下，我们认为它是安静。
20-40分贝相当于情人耳边的轻轻细语。
40-60分贝是我们正常谈话的声音。
60分贝以上属于吵闹范围。
70分贝很吵，并开始损害听力神经。
90分贝会使听力受损。
在100-120分贝的房间内呆1分钟，如无意外，人就会失聪（聋）。
吸声原理当入射声能被完全反射时，α=0，表示无吸声作用；当入射声波完全没有被反射时，α=1，表示完全被吸收。
一般材料或结构的吸声系数α=0~1，α值越大，表示吸声能越好，它是目前表征吸声性能最常用的参数。
吸声是声波撞击到材料表面后能量损失的现象，吸声可以降低室内声压级。
描述吸声的指标是吸声系数a，代表被材料吸收的声能与入射声能的比值。
理论上，如果某种材料完全反射声音，那么它的a=0；如果某种材料将入射声能全部吸收，那么它的a=1。
事实上，所有材料的a介于0和1之间，也就是不可能全部反射，也不可能全部吸收。
不同频率上会有不同的吸声系数。
人们使用吸声系数频率特性曲线描述材料在不同频率上的吸声性能。
按照ISO标准和国家标准，吸声测试报告中吸声系数的频率范围是100-5KHz。
将 100-5KHz的吸声系数取平均得到的数值是平均吸声系数，平均吸声系数反映了材料总体的吸声性能。
在工程中常使用降噪系数NRC粗略地评价在语言频率范围内的吸声性能，这一数值是材料在250、500、1K、2K四个频率的吸声系数的算术平均值，四舍五入取整到0.05。
多层吸声材料吸声系数的理论计算
朱从云等： 多层吸声材料吸声系数的理论计算
１０３
３ 穿孔板和空腔或多孔吸声材料组成 的多层吸声材料的声阻抗
穿孔板和空腔或穿孔板和多孔吸声材料组成的 多层吸声材料的布置如图 １ 所示。
…
空腔
空腔
刚
性
Ｚｃ２
Ｚｃ１
壁
…
穿孔板 穿孔板 穿孔板
Ｚｐｎ
Ｚｐ２
Ｚｐ１
图 １ 穿孔板和空腔的布置图 Ｆｉｇ．１ Ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ ｏｆ ｐｅｒｆｏｒａｔｅ ｐｌａｔｅ ａｎｄ ｃａｖｉｔｉｅｓ
将图 １ 的声学结构图表示为声电类比图， 如图 ２ 所示：
Ｚｐｎ
Ｚｐ２
Ｚｐ１
…
Ｚ′ｃｎ
Ｚ′ｃ３
Ｚ′ｃ２
Ｚ′ｃ１
…
图 ２ 多层吸声材料声电类比图 Ｆｉｇ．２ Ｔｈｅ ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｃｉｒｃｕｉｔ ｏｆ ｔｈｅ
ｍｕｌｔｉ－ｌａｙｅｒ ａｂｓｏｒｂｅｒ ｓｈｏｗｎ ｉｎ Ｆｉｇ．１
层吸声材料， 实际中有意义的组成方式有： 穿孔板和 空腔的组合； 穿孔板和多孔吸声材料的组合； 多孔吸
声材料的组合； 穿孔板和空腔以及多孔吸声材料的
组合。多孔吸声材料组合的多层吸声材料的吸声系
数可以用传递矩阵的方法计算， 在此不再叙述， 下面
进行另外三种组成方式的多层吸声材料吸声系数的
理论计算。
第１期
２ 穿孔板、空腔、多孔吸声材料的声阻抗
多层吸声材料中第 ｎ 层圆形开孔、正方形分布 的 穿 孔 板 的 声 阻 抗 为 ［ ９］ ：
"! # $
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多孔金属吸声材料制备及吸声性能研究
多孔金属吸声材料制备及吸声性能研究作者：张磊来源：《科学与财富》2017年第25期摘要：采用吸声材料是治理噪声污染的重要方法之一。
本文阐述了金属吸声材料在实际使用中的地位和意义。
重点介绍了铝纤维吸声材料和泡沫金属铝吸声材料的制备工艺、吸声特性，并提出了多孔吸声材料的研究发展方向和趋势。
关键词：吸声材料金属纤维泡沫金属0 引言噪声污染已成为当代环境治理过程中倍受关注的焦点问题，同大气污染和水污染被列为全球三大污染。
随着世界经济的快速增长，使得各地得以迅速发展，在给人们提供了良好的生活环境的同时，噪声也对人类造成了巨大的伤害。
长时间处于高分贝噪音环境中，会使人们的身心健康受到严重伤害。
治理噪声污染已成为当代急需解决的重要课题。
治理噪声污染的主要措施是控制噪声源和采用吸声材料。
目前大多数是使用吸声材料进行吸声减噪处理。
一般情况下吸声系数大于0.2的被称为吸声材料，按照吸声机理可以分为多孔吸声材料和共振吸声材料，多孔吸声材料具有高频吸声系数大和比重小等特点，但是在低频时吸声系数低；共振吸声材料的低频吸声系数高但加工性能较差[1]。
众所周知，目前工程上普遍应用的材料大多为多孔材料，例如矿渣棉、玻璃棉、珍珠岩类这些材料，多孔金属材料相对应用比较少，，但相比多孔非金属材料，具有刚性好、耐热、吸声性能稳定等性能能，使得其越来越受到人们的关注，常见的多孔金属材料有金属纤维和泡沫金属等。
1 金属纤维吸声材料概述金属纤维材料是一种新型的高效吸声材料，不仅可以在高温高声强条件下作为减振降噪材料，在腐蚀恶劣的氧化环境下，吸声性能也比较好。
常见的金属纤维材料主要有铝纤维，钢铁纤维。
1.1金属纤维的制造方法制作金属纤维的方法有许多，大体上分为切削法，熔抽法和拉拔法[2]。
切削法是以固态金属为原料，用刀具切削成纤维屑，该方法生产周期短，成本低但难以得到截面光滑的长纤维。
熔抽法的基本原理是将金属加热到熔融状态，在液态金属的底部安装一个可调节流体速度的小孔，给液面施加压力强迫金属液迅速喷出，然后采用化学活性激冷剂或磁场来稳定液流，促进其凝固成金属纤维。
高声压激励下多孔金属材料的吸声性能数值计算
较好地对 多 孔金属材料的吸声性能进行计算． 研究还表 明， 入射波声压级的高低对多孔金属材料吸 声性能有一定的影响， 在无空气层的情况下， 声压级对材料归一化表 面声阻率的影响较 大， 归一 对
化 表 面 声抗 率的影 响相 对较 小 ， 而在 有 空气层 时 ， 高声强非 线性 对声抗 率 的影响 渐趋 显著． 关键词 ：高声强 ； 多孔金 属 ； 声导 纳 ； 值 计算 数
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吸声系数公式
吸声系数公式吸声系数这个概念啊，在声学领域里那可是相当重要！咱先来说说啥是吸声系数。
简单来讲，吸声系数就是用来衡量某个材料或者结构吸收声音能力大小的一个指标。
比如说，咱们在教室里上课，教室里的墙壁、天花板、桌椅啥的，它们对声音的吸收能力就不一样。
有些材料能把声音“吃”进去不少，让教室里不那么吵闹；而有些材料呢，声音碰到就反弹回来，整个教室就嗡嗡响。
吸声系数的公式呢，通常是用被吸收的声能除以入射的声能。
这听起来有点抽象，咱举个例子哈。
我记得有一次去参观一个新建的剧院。
那剧院从外面看起来特别气派，走进里面，感觉更是不一样。
当时有工作人员正在测试剧院的声学效果。
他们用专门的设备发出声音，然后测量声音在不同位置被吸收和反射的情况。
我就好奇地凑过去看，只见他们拿着各种仪器，一脸认真地记录着数据。
我就问其中一个工作人员：“这吸声系数咋算出来的呀？”那工作人员特别耐心地跟我解释：“你看啊，咱发出的声音能量是固定的，比如说 100 单位。
然后呢，碰到这个墙面之后，被吸收了 30 单位，那这个墙面对于这种声音的吸声系数就是 30÷100=0.3 。
”我一听，好像有点明白了。
在实际应用中，吸声系数的值在 0 到 1 之间。
如果吸声系数是 0 ，那就意味着这个材料一点声音都不吸收，全给反射回来了；要是吸声系数是 1 呢，那就表示所有的声音都被吸收掉了，一点儿都不反射。
比如说，像那种厚厚的地毯，它的吸声系数就比较大，可能能达到0.5 左右；而像光滑的大理石地面，吸声系数就很小，可能只有 0.1 左右。
不同的材料和结构，吸声系数差别可大了去了。
像那种多孔的材料，比如海绵、岩棉，它们里面有很多小孔，声音进去就出不来了，吸声系数就比较高。
而像金属、玻璃这类表面光滑坚硬的材料，声音容易反弹，吸声系数就低。
再想想咱们家里的装修，如果客厅里铺上木地板，再挂上一些厚重的窗帘，那声音听起来就会比较柔和，不那么刺耳，这就是因为这些材料的吸声系数相对高一些，把声音给“消化”掉了一部分。
多孔金属吸声性能测试系统设计
多孔金属吸声性能测试系统设计张伟永;张波;朱建;皮进宝;李娟【摘要】为深入研究多孔金属材料的声学性能,基于双传声器传递函数法设计一套多孔金属材料吸声性能测试系统,并详细介绍了整个测试系统的设计过程,给出具体的设计参数.在此基础上,搭建实际多孔金属材料阻抗管测试系统,并通过对标准多孔金属试样进行对比测试验证测试系统的可行性和稳定性;最后,对测试系统误差来源及误差修正方法也进行进一步分析和讨论.研究结果将为后续极端环境下多孔金属的系列研究奠定基础.【期刊名称】《噪声与振动控制》【年(卷),期】2014(034)001【总页数】5页(P196-200)【关键词】声学;多孔金属材料;阻抗管;声学性能;传递函数法【作者】张伟永;张波;朱建;皮进宝;李娟【作者单位】宁夏大学机械工程学院,银川750021;宁夏大学机械工程学院,银川750021;宁夏大学机械工程学院,银川750021;宁夏大学机械工程学院,银川750021;宁夏大学机械工程学院,银川750021【正文语种】中文【中图分类】TB5多孔金属是一种新型功能材料，可广泛应用于减振、降噪、热交换、能量吸收等多种领域，作为一种吸声材料尤其适合在各种恶劣的环境中应用。
吸声材料的声学特性包括吸声系数、表面声阻抗率、特性阻抗及复波数等。
目前，吸声系数及表面声阻抗测试方法主要有驻波比法和传递函数法；其中，传递函数法效率比较高，应用最广泛。
本文拟针对多孔金属材料的声学性能开展研究，应用双传声器传递函数法设计和搭建了测试系统。
1980年，美国通用汽车公司J.Y.Chung和D.A.Blaser采用双传声器传递函数法测试多孔材料的吸声系数和表面声阻抗，从而实现了吸声材料宽频声学性能的快速测量目标[1,2]，此后，相关的理论及实验研究层出不穷[3―5]。
本文设计搭建的测试系统组成框图如图1所示，测试系统基本原理为双传声器传递函数法。
图1中，扬声器产生宽频带随机平稳信号，传声器1和传声器2处获得的随机声压信号P1，P2经过时间延迟、卷积等处理后分解成入射波和反射波两部分，最后应用相关函数和谱密度函数方法，可得到复反射系数的计算公式如下所示[1]式中φr是复声压反射系数的相角，rr为复声压反射系数的实部，ri为虚部，S为传声器间距，Lx为近端传声器2至参考平面(即材料表面)的距离。
适用于高温阻抗管的修正传递函数法
适用于高温阻抗管的修正传递函数法张哲;王小鹏;陈天宁;奚延辉【摘要】为预测高温阻抗管中能否产生平面波进而使用传递函数法计算材料的吸声系数,对自制高温阻抗管内空气的温度场进行了数值仿真,利用仿真得到的温度场建立了阻抗管内声场分布的仿真模型;根据求解结果,将材料前端面至较远传声器之间的空气温度梯度近似为只有轴向温度梯度,求出了轴向温度梯度时的平面波解析解,进而对传递函数法进行了修正.通过某种多孔材料的吸声系数的仿真结果,验证了修正算法的正确性.修正与未修正算法的结果比较表明,当材料前端空气的轴向温度梯度较小时,其对吸声系数计算的影响可以忽略,从而扩宽了高温阻抗管的设计空间.【期刊名称】《西安交通大学学报》【年(卷),期】2014(048)005【总页数】5页(P118-122)【关键词】金属多孔材料;阻抗管;吸声系数;传递函数法;高温;温度梯度【作者】张哲;王小鹏;陈天宁;奚延辉【作者单位】西安交通大学机械工程学院,710049,西安;西安交通大学机械结构强度与振动国家重点实验室,710049,西安;西安交通大学机械工程学院,710049,西安;西安交通大学机械结构强度与振动国家重点实验室,710049,西安;西安交通大学机械工程学院,710049,西安;西安交通大学机械结构强度与振动国家重点实验室,710049,西安;西安交通大学机械工程学院,710049,西安;西安交通大学机械结构强度与振动国家重点实验室,710049,西安【正文语种】中文【中图分类】O121.8;G558金属多孔材料在新型汽车、高速列车、航空航天器等高能耗装备的消声降噪技术中均具有重要的应用价值［1－3］。
目前，多孔金属材料的吸声性能研究大多在常温常压条件下进行，而对高温或材料前、后端面间有温度梯度条件下的吸声性能研究则相对不足［4］，国内外已发表的相关研究成果寥寥无几，其中一个主要原因是缺少相应的测试技术。
由于目前市场上没有可以工作在高温环境（高于150℃）的扬声器，因此在用阻抗管测量吸声材料高温吸声系数时，总是扬声器处于低温，而吸声材料处于高温，从而在阻抗管内的空气中形成了温度梯度。
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