本技术公开了一种用于低频吸声的双螺旋型亥姆霍兹共振器,包括腔体,所述腔体上盖设有至少两个开孔,每个开孔均内嵌有螺旋管,所述螺旋管沿腔体内部向下环绕,位于螺旋管上方的开口连接水域,腔体内设有橡胶涂层,所述螺旋管是相互不重叠的空心螺旋管,保证水腔与共振腔的连接贯通,通过橡胶涂层与嵌入螺旋管的物理相互作用触发了赫姆霍兹共振。本发明通过橡胶涂层与嵌入螺旋颈的物理相互作用触发了赫姆霍兹共振,导致了卓越的声吸收效果,理论预测与有限元仿真结果吻合良好,所提出的双螺旋型亥姆霍兹共振器结构胞元,在105Hz处的吸声系数达到了0.91,在吸收峰处,声波波长k为超材料厚度H的300倍,在深亚波长尺度上实现了完美吸收。
背景技术
随着工业化进程的不断加快,生活中的噪声随处可见,低分贝的噪音一定程度影响人们的正常生活乃至心理健康,高分贝的噪音则会直接对建筑物具有破坏性,可能会缩短建筑物的使用寿命,最终造成不可估量的安全隐患。而且低频噪声具有波长大、传播能力强、不易衰减等特点,声学超材料受到越来越多研究者的高度重视。
声学超材料起源于电磁波,是一种人工制造的周期性复合材料或结构,可以实现小尺寸控制大波长,同时具有负等效质量密度、负等效体积模量等诸多自然材料所不具备的超常特性。可用于声波的负折射、声聚焦、声隐身等工作。与传统的吸声材料相比,声学超材料可以通过精确设计其微观结构,实现对声波的调控,尤其是在低频范围内的吸声性能方面,表现出巨大的潜力。
亥姆霍兹共振机制是声学超材料实现低频吸声的核心原理之一。通过在材料中定几何形状的空腔或结构,亥姆霍兹共振能够在特定频率下产生强烈的共振现象,从而显著增强材料的声能吸收能力。因此,开发新型的水声超材料,以实现对水下声波的有效控制,具有重要的科学意义和应用价值。
实现思路