Matlab Delany-Bazley和Miki模型预测多孔材料吸声性能

Matlab Delany-Bazley和Miki模型预测多孔材料吸声性能

引用

CSDN

1.

https://m.blog.csdn.net/m0_49636166/article/details/142330926

多孔材料在建筑、航空航天、汽车等领域有着广泛的应用，其吸声性能直接影响到产品的声学效果。Delany-Bazley模型和Miki模型是两种常用的预测多孔材料吸声性能的模型。本文将详细介绍这两种模型的基本原理，并通过MATLAB代码演示如何使用它们进行吸声性能预测。

Delany-Bazley模型

Delany-Bazley模型是一种经验模型，用于描述多孔材料的声学特性，特别是复杂多孔材料如泡沫材料。该模型基于材料的几何参数（如孔隙率、孔隙形状等）来预测材料的声学吸收性能。基本方程如下所示：

Miki模型

Miki模型是一个复杂的声学模型，用于描述多孔材料的声学吸声性能。该模型考虑了多孔材料内部的复杂声学过程，并基于材料的几何参数和声学参数来进行建模。Miki模型的一般方程式如下所示：

其中：

• Miki模型中的参数通常需要根据具体的多孔材料和实验数据来确定。这些参数包括多孔材料的孔隙结构参数（如孔隙率、孔隙形状等），材料的声学性质（如声速、密度等），材料的吸声性能参数（如吸声系数等）。
• Miki模型是一个复杂的模型，其具体方程式和参数可能会有所变化或扩展，具体取决于研究的深度和应用的需要。
• 在实际应用中，通常需要结合实验数据和模型预测来验证和调整参数，以更好地描述多孔材料的声学吸声性能。

MATLAB代码实现

下面通过MATLAB代码演示如何使用Delany-Bazley模型和Miki模型预测多孔材料的吸声性能：

clear all;
clc;
c0 = 343; % m/s
ro0 = 1.21; % kg/m^3
sigma = 40000; % Pa/m^2 - flow resistivity
d = 0.02; % m
fmin = 50; % Hz
fmax = 6400; % Hz
f = fmin:2:fmax; % Hz
psi = 0; % rad

%% wall - air - mineral wool
air_thickness = 0.09;
wool_thickness = 0.05;
sigma = mineral_fibre_flow_resistivity(); % Pa/m^2
[zc_db, kc_db] = zc_kc('DB', sigma, f, c0, ro0);
[zc_m, kc_m] = zc_kc('Miki', sigma, f, c0, ro0);
z_air = surface_impedance_single_layer(ro0 * c0, 2*pi.*f./c0, air_thickness);
z_air_wool_db = surface_impedance_next_layer(z_air, zc_db, kc_db, wool_thickness);
z_air_wool_m = surface_impedance_next_layer(z_air, zc_m, kc_m, wool_thickness);
a_air_wool_db = abs_coeff(z_air_wool_db, c0, ro0, psi);
a_air_wool_m = abs_coeff(z_air_wool_m, c0, ro0, psi);

figure(2)
xticks_plot = 125 * 2.^(-1:1:5);
semilogx(f, a_air_wool_db,f, a_air_wool_m);
xlim([fmin fmax]);
set(gca,'XTick',xticks_plot);
title('Absorption coefficient of wall - air - mineral wool setup');
legend('Delany-Bazley model', 'Miki model', 'Location', 'southeast');
xlabel('f [Hz]');
ylabel('abs. coeff.');

function [zc, kc] = zc_kc(model, sigma, f, c0, ro0)
omega = 2 * pi * f;
X = ro0 * f / sigma;
if strcmp(model, 'DB')
    zc = ro0 * c0 * (1 + 0.0571 * X.^(-0.754) - 1i*0.087 * X.^(-0.732));
    kc = (omega / c0 ).*(1 + 0.0978 * X.^(-0.7) - 1i * 0.189 * X.^(-0.595));
elseif strcmp(model, 'Miki')
    zc = ro0 * c0 * (1 + 0.07 * (f / sigma).^(-0.632) - 1i*0.107*(f/sigma).^(-0.632));
    kc = (omega / c0).* (1 + 0.109 * (f / sigma).^(-0.618) - 1i*0.160*(f/sigma).^(-0.618));
end;

通过以上代码，可以计算不同频率下多孔材料的吸声系数，并绘制出吸声系数随频率变化的曲线图。这有助于研究人员和工程师更好地理解多孔材料的声学性能，并为实际应用提供参考。