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新型声子晶体结构设计与低频振动噪声控制研究
| 论文题名： | 新型声子晶体结构设计与低频振动噪声控制研究 |
| 关键词： | 汽车空调;压缩机;声子晶体;晶体结构;带隙机理;振动噪声 |
| 摘要： | 人工声学结构凭借优越的声波操控特性及力学性能得到了国内外学者的广泛研究。作为人工声学结构的一种，声子晶体能抑制弹性波在带隙频率范围内的自由传播。 低频振动噪声控制一直是工程界亟待解决的难题，传统振动噪声控制方法如附加声学隔板、多孔吸声材料等仅适用于中高频振动噪声控制，利用声子晶体低频带隙的振动噪声控制研究前景广阔。因此，对声子晶体开展低频段结构设计、带隙特性分析与振动噪声控制研究具有重要理论意义与工程实用价值。 本文以新型二维声子晶体为研究对象，基于局域共振机理与布拉格散射机理，开展新型二维声子晶体结构设计与振动噪声控制研究，主要包括双侧空心散射体声子晶体带隙机理、包裹层结构设计对轻质声子晶体低频带隙的影响、新型声子晶体阵列板隔声减振能力计算与影响因素分析、应用于汽车空调压缩机的声子晶体振动噪声试验四个方面内容。具体研究工作如下： （1）基于局域共振机理及布拉格散射机理，建立双侧空心散射体声子晶体模型，分析各带隙产生机理，计算声子晶体阵列传输损失曲线，验证第一完全带隙范围的合理性；研究散射体高度、包裹层缺口角度、连接短板宽度等主要尺寸参数对新型声子晶体局域共振带隙及布拉格带隙的影响规律。 （2）建立不同包裹层缺口数量及分布形式的声子晶体模型；建立不同包裹层与散射体间连接形式声子晶体模型，研究不同包裹层结构设计对新型轻质声子晶体第一完全带隙的影响；研究包裹层阻尼对声子晶体传输损失的影响；建立等效弹簧质量系统模型，用解析法验证能带计算的准确性。 （3）建立新型声子晶体阵列板有限元计算模型，对比新型声子晶体阵列板与普通铝板在相同背景压力场声压激励下声响应与结构振动响应结果，并用半解析法进行验证；分析阵列中单胞缺失个数、散射体材料等因素对声子晶体阵列板隔声减振能力的影响。 （4）基于上述声子晶体模型与理论方法，考虑实际应用场景与生产制造成本等因素，形成应用于汽车空调压缩机的声子晶体模型，计算声子晶体带隙范围，研究声子晶体在汽车空调压缩机外壳的布置位置及形式。定制各组分材料组装声子晶体实物并进行压缩机振动噪声台架与整车试验，分析声子晶体在实际工程应用中对低频振动噪声控制效果。 |
| 作者： | 刘威 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 何泽银 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆交通大学 |
| 学位年度： | 2023 |
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