应用微穿孔板与频率选择表面的模拟关系研究水中多层宽带吸声结构的设计理论和方法

微穿孔板和频率选择表面属不同学科领域，有各自独立理论体系，但它们之间具有模拟关系。本研究通过建立这种模拟关系，使其理论相互沟通、相互借鉴，为双方发展提供新途径。比较微穿孔板吸声结构和电路模拟吸波结构的设计理论和发展历程发现，与基于频率选择表面的电路模拟吸波结构相比，微穿孔板吸声结构设计理论有很大发展空间。微穿孔板除利用微孔提供必要声阻外，若能与声场形成宽带谐振以提供可设计的声抗虚部，就能通过和声学材料层的优化组合，大幅拓宽其吸声结构的吸波带宽。为此，在微穿孔板上设计二维周期结构，使板的刚度呈二维周期变化，使其与声场耦合形成宽带谐振。采用周期结构是为了克服简单薄板谐振带宽过窄、缺乏利用价值的问题。研究利用这种复阻抗的多层吸声结构的宽带匹配设计方法，优化吸波带宽，同时减小谐振频率和吸波带宽随声波入射角的变化。以此为基础，结合微穿孔板水中低频吸波能力强的优点，发展水中低频宽带吸声结构设计新途径。