Acoustic metamaterials based on local resonant structures, not only can reduce noise through perfect absorption or insulation by the design of negative dynamic mass, negative dynamic modulus or both, but also can harvest energy effectively by wave focusing or local resonace. For the purpose of noise reduction and engergy harvesting of smart roads and aviation flights, this proposal is going to investigate the theoretical design,simulation and analysis of acoustic metamaterials with negative dynamic mass, negative dynamic modulus or both to provide a struture of light and energy-saving materials. The scheme of design by piezoelectret is going to be investigated respectively to provide the membrane mass resonator with negative dynamic mass,the Helmholtz resonator with negative dynamic modulus or the combination with both negativities. And the corresponding experimental techniques are going to be established to charaterize the capabilities of the energy harvesting and the noise reduction by absorption. The outcomes will not only provide the necessary theory and evaluation technique for the possible application of acoustic metamaterials, but also deliver a possible new funtional material and sensor for the design of smart roads and aviation flights.
基于局域共振结构设计的声超材料不仅可以通过负的动态质量或负的动态模量或双负设计来实现完美的隔声或吸声降噪,而且可以通过声波聚焦或局域共振实现高效俘能。 本申请以智能道路和飞行器的节能降噪为目的,针对其轻质高效节能材料结构设计,研究声超材料负的动态质量或负的动态模量或双负的结构设计计算及分析方法,探索基于压电驻极体膜的吸声降噪俘能结构一体化设计方法,分别设计负动态质量的压电驻极体膜质量共振单元、负动态模量的压电驻极体膜亥姆霍兹共振单元及双负的膜质量与亥姆霍兹共振复合单元,建立相应的吸声和俘能表征实验手段。研究结果不仅为声超材料的可能应用提供必要的设计理论和评估方法,而且为智能道路和飞行器的设计提供可能新的功能材料和传感器。
本项目以智能道路和飞行器的节能降噪为研究背景,设计基于局域共振结构的声超材料以实现声能采集与吸收,针对轻质高效节能材料进行结构设计,研究超材料负的动态质量或负的动态模量或双负结构并进行分析,探索基于压电驻极体膜的吸声降噪与声能采集,并结合亥姆霍兹谐振腔结构提高声能密度,通过仿真与实验验证,表明所设计的结构可同时实现对声能的吸收与采集。发表相关论文9篇,其中7篇为SCI,1篇EI,1篇中文核心;授权发明专利1项。本研究不仅可以填补对低频宽带声能吸收与采集在仿真和实验设计方面的空白,而且为类似结构设计提供新方法,同时也为多功能声学器件的应用开辟新方向。
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数据更新时间:2023-05-31
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