基于分段声学黑洞板件的振动特性分析

Vol.35No.2
Jun.2024
CONTENTS
JOURNAL OF GUANGXI UNIVERSITY OF SCIENCE
AND TECHNOLOGY
▪MECHANICAL ENGINEERING▪
Vibration characterization analysis on segmented acoustic black hole plates ……………………………………………………………………………………………………………………………………………ZHANG Boqiang,ZHANG Qiangqiang,JIN Xin （1）Optimization analysis of diesel engine performance with Miller cycle for biodiesel …………………………………………………………………………………HU Lingling,XIN Huajian,LI Xiaoping,HU Jie,JIANG Feng,CAO Wentong,ZHOU Junming （9）Optimization design of mechanical ventilation of the carriage body of a livestock and poultry carrier based on CFD simulation ………………………………………………………………WANG Peng,MIAO Yongcun,WANG Jianlin,WU Yanxuan,FU Aijun （17）▪CIVIL ENGINEERING▪
Research on mechanical behavior of embedded H-beam column joints ……………………………………………………………………………………………………………………DENG Yu,GUO Zhen,ZHANG Bo,HAO Yuxi,KANG Kan,MA Fuqiang （25）Application of BP neural network based on genetic algorithm in settlement prediction of light subgrade ………………………………………………………………………………………………………………SHEN Lu,CHEN Xiuhe,TAO Wenbin,LI Jianbin （32）Effect of fly ash on unfrozen water content in expansive soil:based on low-field nuclear magnetic resonance technology …………………………………………………………………………………………………LI Xiangwei,YAO Yafeng,FAN Hua,LIN Jian （40）Analysis of effect of prestress effect on longitudinal cracks of small box girder ………………………………………………………………………………………………………………………………YIN Ruocheng,LI Weizhao,HUANG Xuesong,WEN Tianhao （48）▪AUTOMATION &COMPUTER TECHNOLOGIES▪
Study on optimal strategy of low-voltage power supply management for pure electric vehicles …………………………………………………………………………………………………………………………………………………PENG Fan,LUO Wenguang （56）A multi-baseline InSAR elevation reconstruction method based on deep learning ………………ZHOU Yuchong,XIE Xianming （65）Multi-objective size optimization of headstock based on Kriging model ………………………………………………………………………………………………PAN Yingguang,TANG Qingchun,YUAN Xiukun,ZHANG Chenyang,WEI Wei,WANG Taizi （78）▪BIOLOGICAL AND CHEMICAL ENGINEERING▪
Detection of azithromycin by molecularly imprinted electrochemical sensitization with carbon nanoparticles …………………………………………………………………………………………………………FENG Xu,GUO Hangyu,QIN Danfeng,LI Lijun （87）Study on the process of chitosan degradation by ultrasonic combined with papain ……………………………………………………………………………………………………………………………YANG Qinghong,HUANG Yongchun,ZHANG Kunming （97）The structure and properties of polyacrylic acid hydrogels under different preparation conditions ……………………………………………………………………………………………………………………………ZHANG Jinyu,QU Dezhi,WANG Shuyu （103）▪MATERIALS SCIENCE▪
Preparation and properties of ETPTA composite PVDF-HFP-based polymer solid electrolyte membrane ……………………………………………HUN Qiankun,YUN Shuhong,LU Xuanan,SHI Xueli,WANG Yuying,SHEN Pengcheng,LIANG Xinghua （111）Modes of Ti6Al4V titanium alloy with different elastic modulus and simulation of their ultrasonic fatigue life …………………………………………………………………………………………………………………………CHENG Yi,HE Hao,HE Zheyu （118）Hydrothermal synthesis and resistive switching behaviour of α-Fe 2O 3nanorods ……………………………………………………………………………………………………XU Jiamin,YU Zhiqiang,HAN Xu,CHEN Cheng,QU Xinru,HUANG Qingnan （128）Hot isostatic pressure numerical simulation based on thermo-elastoplastic-creep-relative density coupled constitutive model ……………………………………………………………………………………LI Yongjin,MA Yingsong,QU Haoyu,FAN Lizhong （136）Effect of heat treatment on tensile properties and micro-structure of graphene-magnesium matrix composites …………………………………………………………………………HUA Zhenhu,LAN Yongting,DING Haochuan,XIE Yuanhang,KE Changrui （145）
第35卷第2期
2024年6月广西科技大学学报
JOURNAL OF GUANGXI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY Vol.35No.2 Jun.2024
基于分段声学黑洞板件的振动特性分析
张博强1，张强强1，金鑫2
（1.河南工业大学机电工程学院，河南郑州450001；2.宇通重工股份有限公司，河南郑州450001）摘要：非理想声学黑洞结构由于截断的存在，弯曲波在到达截断处会形成反射，导致对振动的抑制效果减弱。

针对弯曲波反射问题，本文提出一种分段声学黑洞结构，并采用有限元法进行谐响应分析，计算不同频率下的振动速度响应。

结果显示，与传统声学黑洞结构和均匀板件结构相比，分段声学黑洞板件在黑洞布置处具有更强的能量聚集效应，弯曲波的反射问题得到有效解决，在远离黑洞结构的均匀处表现出更好的振动抑制效果。

同时，探究贴敷阻尼层以及不同黑洞材料对振动控制的影响效果，结果表明，阻尼层尺寸以及厚度的增大均能提升减振效果。

材料刚度的提升亦能进一步增强结构的减振能力。

本文的研究可为新型声学黑洞的结构设计提供一种思路。

关键词：分段声学黑洞；振动特性；阻尼；振动速度响应
中图分类号：TB535；TB532DOI：10.16375/45-1395/t.2024.02.001
0引言
近年来，声波操纵、声子晶体、声学黑洞等减振降噪技术越来越被大家关注。

声学黑洞作为一种新型的弯曲波操纵方法，通过结构厚度的幂律变化来俘获一定宽度频率范围内的弯曲波。

由于结构简单、易于实现，声学黑洞控制方法在振动噪声控制领域受到了越来越多的关注。

Pekeris在1946年提出了声学黑洞的概念和基础理论[1]。

他发现在不均匀的特定分层结构中，弯曲波波速随着结构深度的减小而逐渐减小至0，且弯曲波不发生反射。

Mironov[2]发现在具有楔形结构的固体内部也存在类似的弯曲波现象，并将这种结构命名为声学黑洞结构。

Krylov等[3-6]通过系统的理论分析和实验调查，将ABH应用于梁和板状结构，并在理论、数值2个层面对梁、板件内的声学黑洞效应进行了系统性研究。

黄薇等[7]建立了二维声学黑洞结构的有限元模型，通过计算得到二维声学黑洞薄板中的振动功率流，直观地观察到声学黑洞的能量聚集效应。

Conlon等[8-9]将二维声学黑洞结构嵌入薄板中，并呈现周期性排布规律，建立了复合结构的有限元和边界元模型，通过仿真计算得到结构的振动响应及动力学特性。

Huang等[10]通过几何声学法得出了弯曲波在不同尺寸声学黑洞中的传递轨迹，并研究了弯曲波发生能量汇聚的集中区域，该方法为阻尼位置的设置提供了依据。

1理论与模型
1.1声学黑洞理论
声学黑洞结构一般分为一维和二维，分别对应梁结构和板件结构。

结构中声学黑洞部分的厚度呈幂律变化，变化规律满足h()x=εx m，m≥2[11-12]。

当
弯曲波从结构均匀部分传递到声学黑洞部分，随着声学黑洞部分厚度逐渐减小，弯曲波波速减小、振幅增大[13-14]。

声学黑洞模型示意图如图1所示。

h()x=εx m x
y
O 弯曲波
波长
（a）一维声学黑洞模型
图1声学黑洞示意图
收稿日期：2023-10-07；修回日期：2023-11-07
基金项目：河南省科技研发计划联合基金项目（222103810086）资助第一作者：张博强，博士，高级工程师，研究方向：NVH，E-mail：
*********************.cn
第35卷
广西科技大学学
报（b ）二维声学黑洞模型
图1（续）
当弯曲波在二维声学黑洞结构中传播时，弯曲波波动方程如式（1）所示[15]，
∂2
∂x 2éë
êê
ùû
úú
D (x )()
∂2ω∂x 2
+v ∂2ω∂y 2
+2(1-v )∂2∂x ∂y éëêêùûúúD (x )∂2ω∂x ∂y +
∂2∂y 2éë
êê
ùû
úúD ()x (
)
∂2ω∂y 2+v ∂2ω∂x 2-ω2
ρh (x )ω=0,（1）
式中：D (x )为抗弯强度；ω为结构挠度；v 为材料泊松比；x 、y 分别为板件的长度与宽度；ρ为材料密度；h (x )为薄板厚度函数。

弯曲波振幅可以表示为[16]
ω()x =A ()x exp []i ϕ()x ,
（2）
式中：A ()x 为弯曲波的幅值；i =-1；ϕ()x 为弯曲波的累计相位，表示为[17]ϕ()x =k p S ()x =
∫0
x k a
()x d x =∫0
x 12
1/4
k 1/2p ()
h ()
x -1/2
d x ,
（3）
式中：k p 为板件结构中的纵波数；S ()x 为弯曲波的光程；k a 为弯曲波波数。

理论上，当黑洞结构满足公式h ()x =εx m ，且当m ≥2时，弯曲波在声学黑洞中心处的相位处于无穷大，弯曲波能量聚集到声学黑洞中心处，形成声学黑洞效应[18-19]。

但实际上，由于加工技术的限制，声学黑洞尖端处无法加工到理想状态，即声学黑洞存在一定的截断厚度[20-21]。

研究表明即使是很
小的截断厚度，声学黑洞的能量聚集效果也会受到
较大的影响[22-24]。

1.2
内嵌声学黑洞板件模型
为探究分段声学黑洞对板件结构的振动控制特性，本文设计了3个对照组，分别为均匀板件、嵌入传统声学黑洞板件、嵌入分段声学黑洞板件，其3种结构示意图分别如图2所示，具体结构参数见表1，所有板件结构尺寸均为300mm×120mm×5mm 。

为更加直观地探究分段声学黑洞板件的能量聚集特性与减振特性，本文将不同板件结构分为
3个区域，分别为激励区（区域1）、声学黑洞区（区域2）、均匀区（区域3），每个单独区域的长度为100mm 。

图2（a ）为分段声学黑洞板件，其声学黑洞部分的截面厚度呈幂律分布，满足函数
h 2(x )=ε2(x -x 1)m 2
+ε1(x 1)m 1
+h 0。

图2（c ）为传统
声学黑洞板件，其声学黑洞部分的截面厚度满足h 1(x )=ε1x m 1
+h 0。

所有板件均为铝制件，密度为
2730kg/m 3，杨氏模量为77.5GPa ，泊松比为0.35。

线激励
（b ）
（a ）分段声学黑洞板件模型
h 2(x )=ε2(x -x 1)m +ε1(x 1)
m +h 0
h 0
h
h 1(x )=ε1x m
+h 0
第二段ABH
第一段ABH （b ）分段声学黑洞详情图
长度L
（c ）传统声学黑洞板件模型
区域1
区域2
区域3
宽度B
（d ）均匀板件模型图2建立模型示意图表1
结构参数
参数数值L /mm 300
B /mm 120
m 12
m 23ε1
0.0020ε2
0.0006
h 0/mm 0.5
x 1/mm 15
x 2/mm 35
注：L 为结构板件长度；B 为结构板件宽度；m 1、m 2分别为第一段、第二段声学黑洞结构表达式幂指数；ε1、ε2分别为第一段、第二段声学黑洞表达函数系数；h 0为声学黑洞结构截断厚度；x 1为第一段声学黑洞结构长度；x 2为第二段声学黑洞结构长度。

2
第2期张博强等：基于分段声学黑洞板件的振动特性分析
在板件区域1中建立一条长100mm 的线段作为激励施加位置，其中线段两端点坐标分别为（-140,-50,5）（-140,50,5）。

在建立的线段上施加大小为10N 、方向为z 轴负方向的激励，在不同区域进行振动速度响应计算，具体计算方法如下。

区域内n 个节点的垂直均方根振动速度u 1rms 为
u
1
rms
=（4）
式中：u 21、u 222n 表示划分区域内n 个节点的振动速度。

l v =20log
u 1rms u
,（5）式中：l v 为无量纲单位；u 0为基准振动速度参考
值，u 0取值为1×10-9m/s [25-26]。

在对模型进行有限元建立时，由于声学黑洞部分存在厚度不均匀的区域，因此选择体单元进行离散。

为保证计算精度，均匀部分选择尺寸为1mm 的六面体单元进行网格划分。

其边界条件设置为四边自由态，建立的有限元模型如图3
所示。

（a
）分段声学黑洞板件有限元模型
（b
）传统声学黑洞板件有限元模型
（c ）均匀板件有限元模型图3有限元模型示意图
2振动特性分析
使用有限元软件COMSOL Multiphysics 对上述
3种板件结构进行振动速度特性分析，设置计算频率范围为0~8000Hz ，步长为30Hz 。

通过对比3种不同结构中同一区域的振动速度大小，分析3种不同结构的减振特性。

最终振动速度响应计算结果如图4所示。

35015020050
2503000分段声学黑洞板件振动速度响应/d B 2000400060008000
传统声学黑洞板件均匀板件
100频率/Hz
（a ）区域1振动速度响应
分段声学黑洞板件传统声学黑洞板件均匀板件
振动速度响应/d B
02000400060008000
频率/Hz
35015020050
250300100（b ）区域2振动速度响应
35015020050
2503000分段声学黑洞板件振动速度响应/d B 2000400060008000
传统声学黑洞板件均匀板件
100频率/Hz
（c ）区域3振动速度响应图4振动速度响应曲线
3
第35卷
广西科技大学学报
150
200
50
100
52
4
3响应曲线峰谷
1振动速度响应/d B
6
分段声学黑洞板件均匀板件
传统声学黑洞板件（d ）区域2响应峰谷处振动速度
图4（续）
图4（a ）为3种板件在区域1的振动速度响应曲线，在0~2000Hz 频带范围内，3种结构的振动速度响应相差不大，在2000~6000Hz 频带范围内，嵌有声学黑洞的板件明显低于均匀板件的振动速度响应曲线。

在1000~6000Hz 频带范围内，嵌有分段声学黑洞的板件相比嵌有传统声学黑洞的板件振动速度响应有较为明显降低，在高频段处尤为明显。

在3种结构的2阶响应峰处，分段声学黑洞板件的振动响应比传统声学黑洞板件和均匀板件分别降低74.3、18.1dB ，在3阶响应峰处分别降低33.6、25.7dB ，4阶响应峰处分别降低28.9、39.5dB ，5阶响应峰处分别降低2.0、41.4dB 。

图4（b ）为3种板件结构在区域2的振动速度响应结果。

在整个计算频带范围内，均匀板件与嵌有声学黑洞板件的振动速度响应相比有较为明显的降低，出现这一现象的原因是声学黑洞将弯曲波能量吸收到黑洞处，声学黑洞处能量聚集导致黑洞区域处振动速度增大。

而嵌入传统声学黑洞板件和嵌入分段声学黑洞板件在0~2000Hz 频带范围内，其振
动速度响应相差不大，在2000~6000Hz 频段处，与嵌入传统声学黑洞板件相比，嵌入分段声学黑洞板件的振动速度响应有一定提高。

这说明分段声学黑洞具有更好的能量聚集效果。

图4（c ）为3种板件结构在区域3的振动速度响应曲线。

在整个计算频带范围内，除了在4000Hz 共振峰处，均匀板件的振动速度响应普遍低于嵌有声学黑洞的板件。

相较于嵌有传统声学黑洞的板件结构，嵌有分段声学黑洞的板件有更低的振动速度响应。

图4（d ）为3种结构在区域2的速度响应曲线的波谷直方图，从直方图中可明显看出嵌入分段声学黑洞板件在区域2的振动响应明显较嵌有传统声学黑洞板件和均匀板件的高。

在4300Hz 处，分段声学黑洞板件比传统声学黑洞板件的速度响应高12.4dB ，说明分段声学黑洞板件具有更强的能量聚集效果。

从上述分析中可得，振动产生的弯曲波能量都被集中到声学黑洞区域处，致使声学黑洞区域处的振动速度响应较高，在均质区域处，嵌有声学黑洞结构的板件的振动速度响应较低，证明声学黑洞的嵌入对板件的振动起到较大抑制作用。

相比嵌入传统声学黑洞结构的板件，嵌入分段声学黑洞结构的板件在黑洞区域有更高的振动速度响应，在均质区域有更低的振动速度响应，这说明分段声学黑洞结构有更好的能量聚集效果，同时分段声学黑洞结构表现出更好的振动控制效果。

嵌有分段声学黑洞和传统声学黑洞的板件和普通平板结构在4000Hz 处的位移云图如图5所示。

从3种结构的振动位移云图中可以看出，嵌有声学黑洞结构的板件的振动位移主要集中在黑洞区域处，而均匀板件的振动位移云图在各区域处未得到有效衰减。

对比嵌有声学黑洞的板件，分段声学黑洞的振动位移主要集中在区域2的分段黑洞处，而
y z x
（a ）分段声学黑洞板件位移
y
z
x
（b ）传统声学黑洞板件位移y
z
x
（c ）均匀板件位移
图5
板件结构位移云图
4
第2期张博强等：基于分段声学黑洞板件的振动特性分析
嵌有传统声学黑洞的板件的振动位移除了集中在声学黑洞处外，在均质部分亦产生振动位移。

这是由于弯曲波到达分段声学黑洞结构处时，大部分弯曲波能量被集中于分段黑洞结构处，并减少了弯曲波的反射。

同时，振动位移云图的结果与上述振动速度响应曲线的结果相符合。

结合上述速度响应曲线可以说明嵌有分段声学黑洞的板件其减振能力明显优于均匀板件和传统声学黑洞板件。

上述研究表明分段声学黑洞结构具有更优的能量聚集效果，但当弯曲波到达声学黑洞中心处，弯曲波能量被聚集到声学黑洞中心处，弯曲波能量无法得到有效耗散，这导致在某些频段处嵌有分段声学黑洞结构的板件振动速度响应曲线峰值高于均匀板件。

研究表明阻尼可有效耗散声学黑洞聚集的弯曲波能量并提高减振效果，因此考虑在声学黑洞中
心处贴敷阻尼层以进一步提高结构的减振能力。

贴敷阻尼层的黑洞板件示意图如图6所示，阻尼层长、宽均为30mm ，厚度为2mm 。

贴敷阻尼
图6阻尼层布置示意图
附加阻尼的分段声学黑洞板件与无阻尼分段声学黑洞板件、传统声学黑洞板件、均匀板件的振动速度响应曲线如图7（a ）—（c ）所示，同时对4种板件进行阻尼特性分析，结果如图7（d ）所示。

（a ）区域1振动速度响应
（b ）区域2振动速度响应
（c ）区域3振动速度响应
（d ）模态损失因子
图7
振动速度响应和损失因子
35015020050
2503000带阻尼分段声学黑洞板件
振动速度响应/d B
2000
400060008000无阻尼均匀板件100无阻尼分段声学黑洞板件无阻尼传统声学黑洞板件频率/Hz
35015020050
2503000带阻尼分段声学黑洞板件振动速度响应/d B
2000
400060008000
无阻尼均匀板件
100无阻尼分段声学黑洞板件无阻尼传统声学黑洞板件频率/Hz
35015020050
2503000
带阻尼分段声学黑洞板件振动速度响应/d B
2000
40006000
8000
无阻尼均匀板件
100无阻尼分段声学黑洞板件无阻尼传统声学黑洞板件频率/Hz
带阻尼分段声学黑洞板件无阻尼均匀板件
无阻尼分段声学黑洞板件无阻尼传统声学黑洞板件0.15
0.10
0.05
模态损失因子
20
40
解编号
0.18
1
50
5
第35卷广西科技大学学报
由数据可以看出，贴敷有阻尼的分段声学黑洞板件的振动速度响应曲线在全频段内有一定降低。

在低频段处，贴敷有阻尼层的黑洞速度响应曲线降低较小，在高频段处速度响应曲线降低较为显著。

在特征频率点处，贴敷有阻尼层的黑洞结构的响应峰值较无阻尼层黑洞结构的峰值降低较低，尤其在特征频率处时，贴敷有阻尼的分段声学黑洞板件的振动速度响应曲线有显著降低。

其中在4000Hz 处，贴敷有阻尼层的黑洞板件结构振动速度得到大幅降低。

从声学黑洞的能量聚集效应和结构阻尼特性的角度可以解释这一现象。

由损失因子可以看出，附加阻尼的分段声学黑洞板件结构损耗因子较无阻尼的板件结构显著提高。

当弯曲波进入到分段声学黑洞结构中心，波速减小，波幅增加，能量被聚集到声学黑洞结构中心，此时结构与附加的阻尼层产生强相互作用，通过阻尼层的变形将能量转化为热能耗散，使结构损耗因子大大提高，耗散的振动能量增加，故减振效果显著提高。

3不同结构参数振动特性的影响
在上述研究中，主要对比分析了不同板件结构的减振特性以及阻尼层对板件振动控制的影响，为详细探究影响分段声学黑洞减振性能的因素，本节进一步分析板件材料与阻尼层参数对振动特性的影响。

3.1阻尼层影响分析
为探究阻尼层参数对分段声学黑洞板件的减振效果，主要从阻尼层尺寸大小以及阻尼层厚度2个角度进行分析（图8）。

为节省算力，现只针对板件结构的声学黑洞布置区（区域2）进行分析。

3.1.1阻尼层尺寸分析
贴敷在黑洞处的阻尼层材料，其密度ρ为950kg/m3，泊松比为0.30，损耗因子为0.75，杨氏模量为5×109Pa。

将阻尼层的尺寸大小作为分析变量，设置20mm×20mm、30mm×30mm、40mm×40mm、50mm×50mm4组尺寸的阻尼层作为对照分析。

不同阻尼层尺寸的振动速度响应计算结果如图8（a）所示。

350
150
200
50
250
300
振
动
速
度
响
应
/
d
B
100
20mm×20mm
30mm×30mm
40mm×40mm
50mm×50mm
频率/Hz
2000400060008000
（a ）阻尼层尺寸影响
350
150
200
50
250
300
振
动
速
度
响
应
/
d
B
100
频率/Hz
2000400060008000
5mm
4mm
3mm
2mm
（b）阻尼层厚度影响
图8速度响应曲线
从图中可以看出，随着阻尼层尺寸的增加，板件的振动速度响应逐渐减小。

在0~2000Hz处的低频段，阻尼层的尺寸增加对振动的影响主要集中在固有频率峰值处，在2000Hz处，50mm×50mm 的阻尼尺寸较20mm×20mm的振动速度响应最大降低20.6dB；在高频段处，随着阻尼层尺寸的增大，振动速度响应整体下降，在固有频率峰值处振动速度下降显著，在4000Hz频段处，50mm×50mm 的阻尼尺寸较20mm×20mm的振动速度响应最大降低28.4dB。

增加阻尼层尺寸对声学黑洞板件有一定减振效果，尤其在固有频率振动峰值处。

3.1.2阻尼层厚度分析
阻尼层尺寸大小设置为50mm×50mm，分别探究2、3、4、5mm厚度的阻尼层对板件振动的影响。

其分析结果如图8（b）所示，从图中可以看出，随着阻尼层厚度的增加，声学黑洞板件的振动响应减小。

在全频段的峰值处均有较大降低。

相较于阻
6
第2期张博强等：基于分段声学黑洞板件的振动特性分析
尼层尺寸对声学黑洞板件的减振效果，阻尼层厚度对黑洞板件的减振效果更好。

3.2
板件材料分析
分段声学黑洞结构的截面是渐变的，这对于板件的刚度有一定的损失，同时对于板件的减振有一定影响。

为了探究材料对声学黑洞板件振动的影响，设置3种材料，探究材料对声学黑洞板件振动特性的影响，不同材料的属性如表2所示。

表2
材料属性
材料铝钢黄铜
密度/（kg·m -3）
270078508600
杨氏模量/G Pa
77.6200.090.0
泊松比0.300.350.35
在不考虑阻尼的情况下计算不同材料的分段声学黑洞板件的振动速度响应，计算结果如图9所示。

350150200250300振动速度响应/d B 10050
频率/Hz
2000
4000
6000
8000
钢铝
黄铜
图9不同材料振动速度响应
从计算结果中可以看出，钢质板件和黄铜板件较铝制板件具有较好的减振效果，在3000~8000Hz 的高频段处减振效果更加明显，同时钢和黄铜的振动速度响应峰值向高频处移动，这是由于钢和黄铜的纵波比铝的纵波波速大。

在4000~7000Hz 处的高频段处，黄铜板件优于钢质板件的减振效果，这说明板件材料的密度对减振效果有一定影响，且随着密度的增加，减振效果更好。

综上所述，板件材料的刚度越大，其减振效果更好。

4结论
本文采用有限元法建立分段声学黑洞板件模型，设置同等尺寸的传统声学黑洞板件和均匀板件作为对比，计算各板件不同区域的振动速度响应。

探究阻尼层参数和材料参数对振动特性的影响，得到以下结论：
1）分段声学黑洞板件相比传统声学黑洞板件和均匀板件具有更好的减振效果，相比传统声学黑洞结构，分段声学黑洞结构在中高频段处表现出更强的能量聚集效应，在4000~8000Hz 频段内，分段声学黑洞相较传统声学黑洞减振效果最大，可提升42.6dB 。

2）在声学黑洞中心处贴敷阻尼层能有效耗散分段声学黑洞聚集的能量，提高板件减振效果。

随着阻尼层尺寸的增大，在4000~8000Hz 频段内振动有明显降低，在固有频率处减振效果均有明显提升。

随着阻尼层厚度的增加，板件的振动效果在全频段内有一定提升，在共振峰值处尤为显著。

阻尼层厚度较阻尼层尺寸在减振效果的提升上影响更大。

3）黄铜和钢质分段声学黑洞板件刚度较铝质分段声学黑洞板件更大，振动速度响应曲线显示板件材料的刚度越大，其减振效果更好。

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7
第2期王朋等：基于CFD的某畜禽车厢体内机械通风优化设计
生猪的运输环境。

4）本文未将生猪作为边界条件进行分析，后续需要将生猪作为模拟中的边界条件进行运算分析。

本文只分析畜禽运输车在空载状态下的内环境，其结果显示优化方案可行，为改善畜禽运输车的内环境提供参考。

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Optimization design of mechanical ventilation of the carriage body of
a livestock and poultry carrier based on CFD simulation
WANG Peng1,MIAO Yongcun1,WANG Jianlin1,WU Yanxuan2,FU Aijun*1
（1.School of Mechanical and Automotive Engineering,Guangxi University of Science and Technology,Liuzhou 545616,China;2.Sinotruk Liuzhou Yunli Special Purpose Vehicle Co.,Ltd.,Liuzhou545100,China）Abstract:To study the effect of the internal structure of the carriage of a livestock and poultry carrier on temperature field and wind speed field,and to understand the flow state and temperature distribution of the air flow in the carriage,the CFD model was established by using the computational fluid dynamics(CFD)method,and the temperature field and wind speed field of the carriage were simulated
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