多孔金属纤维是最常用的吸声材料,用来表征和预测多孔金属纤维材料声学性能的模型主要基于相互关联的宏观声学参数,因此构建宏观声学参数与微观多孔结构的关联关系成为重要的研究问题。然而,实际多孔金属纤维的孔隙分布并不是规则的,纤维在三维空间中的随机分布使得结构吸声性能的准确表征更为困难。本文研究多孔金属纤维材料微结构构型的随机性与宏观声学参数之间的关系,建立随机多孔金属纤维材料模型与吸声性能分析方法。主要研究内容如下:1.随机多孔金属纤维材料几何模型的建立。基于蒙特卡洛方法对随机性多孔金属纤维材料的微结构几何构型进行建模,从纤维随机性分布角度出发,考虑了纤维位置和纤维半径两个随机变量,分别采用正态分布和均匀分布方法对纤维二维进行了模拟,并确立了纤维三维取向分布函数,用取向张量描述了纤维的取向分布情况,建立了二维和三维随机纤维建模方法,获得了针对特定孔隙率、丝径等条件下的随机纤维模型。2.随机多孔金属纤维材料吸声性能计算和宏观声学参数概率分布求解。采用蒙特卡洛(Monte-Carlo)模拟多孔金属纤维材料的位置和半径的随机性变化得到纤维几何模型,将获得的几何信息导入Comsol软件,应用有限元方法对代表体积单元进行流场(低频极限)和电场(高频极限)的分析,通过分析可以得到多孔金属纤维材料等效流体模型的5个宏观声学参数,随后采用数理统计的方法对计算结果进行处理,获得5个宏观声学参数的概率密度分布。3.高温环境下随机多孔金属纤维材料吸声性能分析。以航空发动机涵道的消声声衬结构为对象,讨论了高温环境下温度对热传导系数、空气密度、流阻、普朗特常数、比热容等相关参数的影响,将高温条件引入到JCA模型中,提出了高温环境下多孔金属纤维声学性能分析理论,并讨论了高温环境下参数对声学性能的影响。研究结果表明,多孔金属纤维吸声性能会随着温度升高而逐渐减低,但总体变化趋势与常温大体相同。