螺旋声学超材料耦合局域共振与布拉格散射机制实现导管风扇噪声宽频抑制

为解决传统局域共振型声学超材料吸收频带窄的问题，来自未知机构的研究人员创新性地设计了一种螺旋结构声学超材料，通过耦合局域共振(Local Resonance)与布拉格散射(Bragg Scattering)机制，使目标频率吸收带宽增加≈50%，整体尺寸减小≈67%，并实现多谐波频率为中心的宽带吸声。该研究为风扇噪声控制提供了新型超材料解决方案。

　　

这项突破性研究展示了一种创新的螺旋声学超材料设计，巧妙地将局域共振(Local Resonance)机制与布拉格散射(Bragg Scattering)机制耦合。传统基于局域共振的声学超材料往往受限于狭窄的吸收频带，难以满足实际风扇噪声控制需求。研究人员通过理论建模和转移矩阵法(Transfer Matrix Method)分析发现，这种耦合设计不仅将声学吸收带宽显著提升≈50%，还成功实现了以多个谐波频率为中心的宽带吸声效果。

更令人惊叹的是，独特的螺旋结构设计使材料整体尺寸较传统周期性超材料缩小≈67%，有效克服了布拉格散射机制固有的尺寸限制难题。数值模拟证实该超材料具备优异的通风性能，不过随着周期单元数量的增加，通风效率会有所下降。通过3D打印技术制备的样品在实验中表现出卓越的风扇噪声衰减效果，为航空发动机、空调系统等领域的噪声控制开辟了新途径。