第1章吸聲材料概述 001

1.1多孔吸聲材料 002

1.2共振吸聲結構 003

1.3人工復合結構 005

1.4本書結構 006

參考文獻 007



第2章基本理論 008

2.1聲波的基本性質 009

2.1.1聲波基本方程 009

2.1.2平面聲波 011

2.1.3聲波的吸收 013

2.2管中的聲傳播 016

2.3亥姆霍茲共鳴器 019

2.4微穿孔板吸聲結構 020

2.4.1孔內效應 021

2.4.2末端效應 024

2.4.3孔間相互作用 025

2.4.4吸聲結構整體聲阻抗 027

2.5微穿孔板結構的建模方法 028

2.5.1等效電路法 028

2.5.2等效流體法 030

2.5.3傳遞矩陣法 031

參考文獻 034



第3章微穿孔板的黏熱模型 036

3.1黏熱基本方程 037

3.2線性化黏熱模型求解 038

3.3低約化頻率模型 040

3.4圓形孔微穿孔板的黏熱求解 041

3.4.1理論建模 041

3.4.2聲阻抗末端修正 046

參考文獻 050



第4章數值分析方法 051

4.1COMSOL Multiphysics?軟件介紹 052

4.2熱黏性聲學接口 053

4.3經典微穿孔板仿真實例 055

4.3.1數學建模 055

4.3.2邊界條件 057

4.3.3網格劃分 057

4.3.4微孔內外聲學現像 058

4.4傳遞阻抗的仿真計算 059

4.5聲阻抗末端修正的仿真計算 061

4.5.1截面聲阻抗率沿微孔軸向變化 062

4.5.2等效額外孔長 064

4.5.3不同模型的對比分析 067

參考文獻 069



第5章微穿孔板吸聲結構的設計 070

5.1微穿孔板結構的吸聲性能 071

5.1.1吸聲性能極限 071

5.1.2幾何參數對吸聲性能影響 073

5.2微穿孔板串並聯組合結構 079

5.2.1串聯結構 079

5.2.2並聯結構 082

5.3變截面微穿孔板 089

5.3.1漸變型 090

5.3.2階梯型 093

5.3.3錯位型 102

5.3.4夾層型 114

參考文獻 125



第6章微孔吸聲結構的拓展與應用 127

6.1微穿孔板復合結構 128

6.1.1復合亥姆霍茲共鳴器 128

6.1.2復合薄膜 132

6.1.3復合板型 134

6.1.4復合分流揚聲器 137

6.2紡織吸聲材料 142

6.2.1機織物吸聲材料 142

6.2.2無紡吸聲材料 145

6.3微孔軟膜吸聲結構 148

6.3.1理論建模 149

6.3.2案例 154

參考文獻 159

微穿孔板作為典型的共振吸聲結構，自20世紀70年代馬大猷院士的奠基性工作後，其聲學性能、結構設計和拓展應用受到學術界廣泛關注。通過研究人員的持續努力，微穿孔板技術不斷發展，同時還衍生出大量新型結構。近年來，聲線彎折耗能機制的發現豐富了微穿孔板吸聲機理；滾壓拉伸技術、增材加工、化學腐蝕、熱塑和刻劃等方法拓展了微孔成型工藝；高性能計算機實現了微穿孔板吸聲結構數值仿真計算。作者所在的課題組一直致力於微穿孔板吸聲結構研究—在前人工作的基礎上建立了考慮黏熱效應的聲阻抗計算模型，減小了經典模型在較低頻率下的預測偏差，優化了微穿孔板結構的設計，研究了多種微穿孔板復合結構，提升了微穿孔板結構的吸聲性能。

本書由課題組近年的研究成果繫統編撰而成。全書共6章。第1章從多孔吸聲材料、共振吸聲結構和人工復合結構三個方面概述吸聲材料，並引入微穿孔板吸聲結構。第2章從聲波的基本性質、管中的聲傳播和亥姆霍茲共鳴器引入微穿孔板吸聲結構的基礎理論，並重點介紹微穿孔板吸聲結構的聲阻抗孔內效應和末端效應，以及常用的建模方法。第3章主要介紹微穿孔板的黏熱模型，運用黏熱理論對微孔內外的聲波傳播過程進行準確建模。第4章主要介紹微穿孔板吸聲結構的數值仿真分析方法。第5章主要介紹微穿孔板吸聲結構的設計，包括幾何參數的影響規律以及串並聯結構和變截面結構等內容。第6章主要介紹微穿孔結構的拓展應用，包括微穿孔板與其他結構的復合、紡織吸聲結構以及微孔軟膜天花空間吸聲體等內容。

目前國內外尚無專注於介紹微穿孔板吸聲結構的著作，本書的出版可以彌補這一空白。本書突出基礎性、實用性和前瞻性，可以作為研究者學習微穿孔板結構的入門書籍，也可作為微穿孔板聲學結構研究、設計與工程應用的指導用書。作者由衷希望本書的出版能對我國聲學材料的研究和噪聲控制技術的發展起到一定的促進作用。

本書在撰寫過程中，得到北京市科學技術研究院城市安全與環境科學研究所、環境噪聲與振動北京市重點實驗室、國家環境保護城市噪聲與振動控制工程技術中心以及同行專家的大力支持和幫助，特此表示感謝。感謝國家自然科學基金項目（11274048，11604015）、北京市自然科學基金項目（1172007，8142016，1182011，1222021）的支持，特別感謝北京市科學技術研究院北科學者計劃BS201901和北科青年學者計劃BYS202003的經費資助。

限於作者水平，書中不妥之處，敬請讀者批評指正。



著者