比翱工程实验室丨《中国科学：物理学力学天文学》皮肤式超构消音器

Original ProAcoustics Prosynx 2023-02-13

有效缓解或消除在开放管道中传播的声能在声学中至关重要，在从管道噪声控制到排气系统设计的各种应用中具有相当大的潜力。然而，先前的吸声器装置体积庞大，或通风有限，或吸声能力不理想。南京大学梁彬课题组和同济大学李勇课题组提出并通过实验证明了超构消音器的概念，能够相对完美的吸收在开放管道中传播的空气声，同时由于其厚度消失，对气流的影响最小。该机制利用非对称超表面之间的耦合来实现阻抗匹配，并随后在亚波长尺度上实现高吸收，这在分析和实验上得到了解释和验证。提出的超构消音器具有简单的设计、高衰减效率和近两个数量级波长的厚度，确保其他实体的自由通过。此外，研究团队的设计通过混合弱共振提供了调谐和扩展工作带宽的灵活性。通过实验验证了该消音器的性能，实验结果与理论预测吻合良好。超构消音器的实现为新型吸声器开辟了一条道路，并可能在要求完美吸声和开放声路的大量重要场景中产生深远影响。

（a）单个超表面结构，（b）单个超表面的一部分被移除，以及（c）垂直于入射波的单个超表面的横截面。（d）构型（c）的二维横截面图由超薄空腔和短颈组成。

凭借前所未有的同时具备高宽带吸声和高通风的功能，此项研究可以为设计新颖的噪声控制设备及其在不同场景中的应用铺平道路，尤其是在管道和其他有限空间中的降噪。

（a）由三个超表面组成的皮肤消音器，说明了皮肤消音器的构成（b）包含不同数量的超表面的皮肤消音器的实验吸声系数。

本项工作成果“Acoustic skin meta-muffler”发表在《中国科学：物理学力学天文学》英文版（SCIENCE CHINA Physics, Mechanics&Astronomy，SCPMA），已在2021年第9期刊出。（Sci.China-Phys. Mech. Astron. 64, 294311 (2021), https://doi.org/10.1007/s11433-021-1735-2）

通过阅读原文可了解本项工作成果的详细信息。

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