超薄多孔材料稳态流阻测量系统开发与实验研究

来源 :合肥工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:piaoyisuifengpiao001
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作为超薄多孔材料的典型代表,超薄无纺布吸声性能卓越、绿色环保、成本低廉,有望取代无机纤维吸声材料。在现有的研究中发现,其比流阻对预测低频吸声性能起着关键作用。然而,轻薄多孔的物理结构特性使得比流阻的测量相较于传统吸声材料更易产生偏差,这对预测超薄无纺布吸声性能及声学应用提出较大挑战。因此,本课题通过将超薄无纺布吸声理论模型预测与实验研究相结合,探究比流阻与吸声系数之间的关系,提升比流阻测量准确性和可靠性,为超薄无纺布吸声设计及声学应用提供新的思路。首先,比较了现行流阻测量标准ISO 9053-1-2018和ASTM C522-03在测试样件、测试流程和测试装置上的区别。然后基于ISO 9053-1-2018搭建了一种超薄多孔材料稳态流阻测量系统,并介绍了其组成。其次,引入了超薄无纺布吸声理论模型并对关键物理参数进行灵敏度仿真分析。以8种超薄无纺布为研究对象进行了阻抗管吸声系数实验并与仿真结果进行比较,证实了吸声理论模型的准确性。同时进行了比流阻实验研究,将测量结果用于预测吸声系数,并与阻抗管吸声系数结果进行比较。结果表明,在吸声性能上,比流阻和质量密度较大的样件总体优于比流阻和质量密度较小的。在预测性能上,比流阻和质量密度较大的样件效果较好,其他样件存在一定偏差。最后,根据测量不确定度表达指南对该稳态流阻测量系统进行不确定度分析。此外,还考虑四种结构及环境因素设计了一组正交试验,通过极差分析确定其中对测量结果影响显著的因素。不确定度分析结果表明由压差测量造成的不确定度占据主导性地位。极差分析的结果表明除材料的结构因素外,环境噪声对测量结果贡献量最大。为了改善比流阻测量结果,设计了一种比流阻测量筒,对压差信号进行了低通滤波处理,比较了改进前后比流阻预测吸声系数的回归趋势。结果表明,改进后的比流阻预测吸声系数效果较改进前有一定提升。本文创新之处在于:搭建了一种超薄多孔材料稳态流阻测量系统;对其进行了比流阻测量不确定度分析;设计了一种减少环境干扰的比流阻测量筒,对比流阻预测吸声系数效果进行提升。不足之处在于:忽略了其他物理参数对吸声性能的影响,没有考虑可能存在的多重影响因素;忽略了理论模型的简化和理论模型与所选材料之间的差异。本文为进一步研究超薄无纺布吸声和精确调控降噪的应用作了铺垫,具有一定的实践意义。
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