局域共振型空腔覆盖层低频吸声性能的优化设计

针对声学覆盖层低频吸声问题，建立将局域共振结构内嵌到空腔覆盖层的复合结构，通过分析模态振型和振动位移云图得出其吸声机理，以复合结构的几何参数和材料参数为控制变量，以10～1 000 Hz频段内的吸声系数最大为优化目标，以Nelder-mead单纯形法为优化方法，对建立的模型进行优化设计。研究结果表明：1）复合结构的吸声机理为下半部分空腔变形实现纵波向横波的转化，局域共振结构的向上振动消耗声能，二者共同作用，提高吸声系数；2）复合结构经几何参数优化和材料参数优化后，吸声系数分别提高了13%和26%;3）吸声性能提高的原因为优化后，局域共振结构在更低频处出现反共振振型，结构动能密度较优化前提高了一个数量级，因此吸声性能提高。研究结果可为声学覆盖层的设计提供理论基础。