声学超材料的卓越性能吸引了大量的研究和应用,尤其是在低频吸声方面。目前,大多数声学超材料吸收器都在塑料腔中使用谐振,其结构强度在许多情况下都很重要,尤其是在恶劣环境中。然而,包括这一点在内的超材料研究非常罕见。在这里,我们提出了一种用于低频(<500 Hz)吸收的声学超材料,由三个开口方向相反的嵌套方形开口管组成。对吸收器的效率进行了数值和实验研究,发现峰值处的吸收率超过90%,并且可以通过调整其几何参数来有效地调节频率。我们进一步测试了它在压缩下的屈服强度,并证实了它的屈曲行为发生在最外层。这种具有相当好的机械强度的可调谐声学超材料可能在降噪方面有广泛的应用。
由于空气和固体材料之间存在较大的阻抗失配,因此在模拟中假设吸收器的壁是刚性的。空气中的声速设定为cair=343 m/s。空气的密度、动态粘度和比热比分别设定为ρair=1.293 kg/m3、μdyn=1.85×10−5 Pa·s和γ=1.40。
吸声曲线