基于Virtual.lab的多孔材料吸声性能仿真研究

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硅酸盐基多孔材料具有良好的环境适应性及吸声性能,取材广泛,加工制备工艺简单,成为目前应用广泛的吸声材料。采用快硬快凝水泥为主要原材料制备了硅酸盐基多孔吸声材料。研究结果表明,该种材料在道路屏障、轨道交通路面等领域具有良好的吸声降噪效果,在一定程度上解决了日益困扰人们生活工作中的噪声问题。硅酸盐基多孔材料的吸声性能研究对工程应用及噪声控制都有很重要的现实意义。根据合理的配比制备了硅酸盐基多孔吸声材料,并且通过电子万能压力试验机测试多孔材料的抗压强度,通过阻抗管法测定多孔材料的吸声系数,比较了容重对多孔材料吸声性能的影响。随着容重增加,材料吸声系数下降。分析结果表明材料在610kg/m3,孔隙率在70%-85%时材料的力学性能和吸声性能表现最佳。分析了影响多孔材料吸声性能的主要因素。与实验室阻抗管法测试材料吸声系数的方法不同,在LMS Virtual.lab软件平台下材料参数设置的单一性,数据显示单纯改变材料容重并不能很好的调节材料的吸声性能。但协调设置材料参数之后模拟的吸声系数与实验室测定的材料吸声系数吻合度提高,证明在VL平台下进行材料吸声系数模拟仿真是可行的。Virtual.lab的模拟结果显示,改变材料的孔隙率可以大幅度的改变材料的吸声性能。具体表现为材料孔隙率越高,则材料吸声系数提高得越快,说明孔隙率是影响材料吸声性能的一个重要参数。对于硅酸盐基多孔材料孔隙率控制70%-85%时性能最好;改变材料粘性特征长度可以明显改善材料的吸声性能,即改变孔洞之间连接的连通性可以控制气流流过的速度从而影响其吸声系数,经模拟仿真得知,材料粘性特征最佳长度为0.05 mm;材料的流阻率是材料的一个固有属性,可以影响到材料的吸声系数。但是经过实验数据可以看到,并不是空气流阻率越高则材料的吸声性能越好,存在一个最佳范围,取值在8000-20000 Pa-s/m2时材料的吸声性能表现最好。
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