学术前沿 | 用于风扇降噪的超宽带声学超材料衬垫

主要观点总结

文章关注风扇噪声控制中的挑战，特别是传统声学衬垫在解决共振模式耦合问题上的不足。为此，研究出一种超薄非局部宽带吸声超材料衬垫，采用模式匹配方法设计，具有全局共振调制功能。该衬垫在抑制共振模式反共振、减轻宽带风扇噪声方面表现出优异性能，并在阻抗管和掠入射实验中得到了验证。在风扇噪声测试中，相比硬边界平均声压级降低了2.4 dB，具备深亚波长特性和宽带吸声能力。这一研究为声学衬垫应用提供了设计解决方案，尤其在需要高性能降噪的航空航天和工业风扇系统中具有潜在应用价值。

关键观点总结

关键观点1: 传统声学衬垫的局限性

传统声学衬垫通常为局部设计，无法解决共振模式耦合问题，难以满足现代工程需求。反共振效应削弱了其宽带噪声衰减能力。

关键观点2: 非局部超表面衬垫的优势

非局部超表面衬垫通过全局共振调制，能精确控制共振模式耦合，提升噪声衰减效果。采用模式匹配方法设计，有效抑制共振模式之间的反共振。

关键观点3: 超材料衬垫的特性及应用

超薄非局部声学超材料衬垫的工作频率范围为1000–5000 Hz，厚度仅20毫米（约𝜆∕17），具备深亚波长特性。在风扇测试中，总声压级降低了2.4 dB，相比硬边界平均声压级降低了2.4 dB。具有广泛的应用前景，特别是在需要高性能降噪的航空航天和工业风扇系统中。

关键观点4: 实验验证与投稿信息

超表面声学衬垫模型通过阻抗管和掠入射实验得到了验证。研究提供了投稿邮箱，欢迎广大读者进行投稿交流。