Noise and Vibration Control ›› 2025, Vol. 45 ›› Issue (6): 84-89.

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Theoretical Modeling and Experimental Verification of the Acoustic Metamaterials with Heterotypic Helmholtz Resonators

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  • Received:2024-05-15 Revised:2024-09-25 Online:2025-12-18 Published:2025-12-02

异型赫姆霍兹声学超材料理论建模及实验验证

张杰森1，夏兆旺1，程宝柱1, 2, 3，肖英龙4   

  1. ( 1. 江苏科技大学能源与动力学院，江苏镇江212003；
    2. 西北工业大学航海学院，西安710072；
    3. 中国科学院声学研究所声场声信息国家重点实验室，北京100190；
    4. 中国船舶集团有限公司第七一一研究所，上海201100 )

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摘要： 采用传递矩阵法分别构建异型赫姆霍兹声学超材料吸声性能简化和精确理论模型，分析吸声原理与几何参数影响规律，实验验证理论模型的准确性。结果表明：异型赫姆霍兹超材料单元在135 Hz 处实现0.996 5 的完美吸声。内嵌孔壁的热黏效应损耗部分入射声能量，剩余声能量在管径末端完成声波相干抵消。对于完美吸声的声学超材料单元，精确模型在吸声峰值与对应频率预测精度高，在整个频带，实验结果与简化模型的计算结果更接近。两种理论模型计算完美吸声单元的吸声系数峰值和对应频率的预测偏差都不大，均可用于声学超材料的快速高效准确设计。

关键词: 声学, 声学超材料, 传递矩阵, 声波相干抵消, 完美吸声