蜂窩微穿孔吸聲體的寬頻吸聲性能優(yōu)化設(shè)計(jì)

熊 引，吳錦武，燕山林

(南昌航空大學(xué)飛行器工程學(xué)院，江西 南昌 330063)

0 引 言

普通的蜂窩夾層結(jié)構(gòu)吸聲性能較低，學(xué)者們?yōu)榱颂岣叻涓C夾層結(jié)構(gòu)的吸聲性能，借助微穿孔板吸聲原理，將蜂窩夾層結(jié)構(gòu)與微穿孔板結(jié)構(gòu)復(fù)合在一起，即將蜂窩結(jié)構(gòu)置于微穿孔板(或多孔材料等結(jié)構(gòu))后部，形成蜂窩-微穿孔復(fù)合結(jié)構(gòu)。這種復(fù)合結(jié)構(gòu)能夠提高其在低頻的吸聲性能。但將蜂窩結(jié)構(gòu)置于板結(jié)構(gòu)之后時(shí)，需要合適的結(jié)構(gòu)參數(shù)才能提高板結(jié)構(gòu)的隔聲性能[1]。

寬頻段高吸聲性能一直是學(xué)者們?cè)谘芯课曮w結(jié)構(gòu)時(shí)所追求的目標(biāo)。要實(shí)現(xiàn)吸聲體結(jié)構(gòu)的寬頻段高吸聲性能，可利用傳統(tǒng)微穿孔板結(jié)構(gòu)，如利用多層微穿孔板可拓寬單層微穿孔板的吸聲頻帶，但兩個(gè)共振峰中間存在吸聲波谷[2]。在微穿孔板后放置彈性薄板，引入機(jī)械阻抗亦可提高微穿孔板的低頻吸聲，但組合結(jié)構(gòu)的低頻吸聲頻帶較窄[3]。

為了獲得更加優(yōu)良的吸聲性能，優(yōu)化設(shè)計(jì)的方法越來越受到研究人員的青睞。針對(duì)一般吸聲體而言，Yang等[4]采用布谷鳥搜索算法對(duì) 1～8層的多層微穿孔板的結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，吸聲性能得到了提高。王靜云等[5]為了改善錐形孔微穿孔板結(jié)構(gòu)的吸聲性能，用粒子群算法對(duì)其進(jìn)行單參數(shù)和雙參數(shù)優(yōu)化，結(jié)果表明，在保持共振頻率不變的情況下，優(yōu)化后的結(jié)構(gòu)最大吸聲系數(shù)得到提高。Duan等[6]將高壓縮比多孔金屬作為微穿孔板，利用布谷鳥搜索算法對(duì)這種新型吸聲體進(jìn)行優(yōu)化，結(jié)果比原多孔金屬吸聲體平均吸聲系數(shù)更高。劉淑梅等[7]研究了在一定溫度下的微穿孔板吸聲體優(yōu)化問題，利用粒子群算法能在給定頻率范圍內(nèi)得到較飽和的吸聲曲線。而對(duì)于蜂窩夾層結(jié)構(gòu)的吸聲性能優(yōu)化，除蜂窩芯幾何構(gòu)型優(yōu)化外，陳文炯[8]考慮吸聲材料或阻尼材料的拓?fù)鋬?yōu)化。其所使用到的設(shè)計(jì)變量主要是吸聲材料填充數(shù)目、幾何構(gòu)型、最優(yōu)布局等。針對(duì)蜂窩微穿孔吸聲體結(jié)構(gòu)而言，Zhang等[9]設(shè)計(jì)了一種可調(diào)穿孔率的蜂窩微穿孔板結(jié)構(gòu)，可使吸聲系數(shù)在0.8以上的頻率帶寬拓展到原來的188%。Wang等[10]將不同空腔深度微穿孔板并聯(lián)，得到具有良好吸聲效果的并聯(lián)變空腔微穿孔板吸聲體，Qian等[11]將多種群遺傳算法應(yīng)用于多孔徑蜂窩微穿孔吸聲體結(jié)構(gòu)，對(duì)穿孔率和孔徑進(jìn)行雙參數(shù)優(yōu)化，得到了相比于雙層微穿孔板厚度更薄的結(jié)構(gòu)。

雖然前人已做了許多工作，但針對(duì)多孔徑蜂窩微穿孔吸聲體結(jié)構(gòu)，孔徑、腔深、穿孔率三參數(shù)優(yōu)化以及雙參數(shù)優(yōu)化能否達(dá)到三參數(shù)優(yōu)化結(jié)果的研究尚為欠缺。因此，本文針對(duì)三蜂窩芯的蜂窩微穿孔吸聲體結(jié)構(gòu)，以每個(gè)區(qū)域微穿孔板的穿孔率、孔徑和背腔深度作為變量，利用粒子群算法優(yōu)化吸聲體結(jié)構(gòu)的吸聲性能，同時(shí)討論對(duì)比了優(yōu)化雙變量的結(jié)果，為后續(xù)試驗(yàn)分析提供優(yōu)化結(jié)構(gòu)參數(shù)。

1 蜂窩-微穿孔板吸聲體理論模型

本文以圖 1所示的蜂窩-微穿孔吸聲體為研究對(duì)象。三個(gè)蜂窩芯皆為扇形結(jié)構(gòu)，上面板為微穿孔板，微穿孔板的三個(gè)區(qū)域與蜂窩芯的三個(gè)區(qū)域相對(duì)應(yīng)。影響蜂窩-微穿孔吸聲體吸聲性能的參數(shù)為三個(gè)區(qū)域微穿孔板的孔徑d，穿孔率ρ，板厚t以及空腔深度D。

圖1 三區(qū)域蜂窩微穿孔板吸聲體結(jié)構(gòu)示意圖Fig.1 Schematic diagram of three-area honeycomb micro-perforated panel sound absorber

根據(jù)馬大猷[12]微穿孔板理論，當(dāng)正入射時(shí)，吸聲系數(shù)為

本文研究的蜂窩-微穿孔吸聲體擁有三個(gè)區(qū)域，每個(gè)區(qū)域都為獨(dú)立的空腔，因此不同區(qū)域微孔的聲體積流將匯入各自獨(dú)立的空腔。結(jié)構(gòu)可理解為每個(gè)區(qū)域的微穿孔板上微孔的聲阻抗率先與各自的空腔串聯(lián)再相互并聯(lián)[11]。其等效電路圖如圖2所示。其中，R1、R2、R3為三個(gè)區(qū)域的聲阻率。M1、M2、M3分別是三個(gè)區(qū)域的聲質(zhì)量。ZD1、ZD2、ZD3分別為三個(gè)區(qū)域的背腔聲阻抗率。

圖2 三區(qū)域蜂窩微穿孔板吸聲體結(jié)構(gòu)等效電路圖Fig.2 Equivalent circuit diagram of three-area honeycomb microperforated panel sound absorber

因此整個(gè)結(jié)構(gòu)的相對(duì)聲阻抗率就可根據(jù)串并聯(lián)關(guān)系寫成[13]式(8)形式：

式中：Zt是整個(gè)蜂窩-微穿孔吸聲體結(jié)構(gòu)相對(duì)聲阻抗率，φ1、φ2、φ3分別為三個(gè)區(qū)域占截面總面積的比值，Z1、Z2、Z3分別為三個(gè)區(qū)域的相對(duì)聲阻抗率。

那么，將此時(shí)整個(gè)結(jié)構(gòu)的相對(duì)聲阻抗率Zt帶入式(1)，即可求得正入射時(shí)的吸聲系數(shù)。

2 粒子群優(yōu)化算法

三孔徑蜂窩微穿孔板結(jié)構(gòu)三個(gè)區(qū)域中的每個(gè)區(qū)域都擁有板厚、穿孔率、孔徑和腔深4個(gè)影響吸聲性能的參數(shù)。為了獲得滿足設(shè)計(jì)需要的結(jié)構(gòu)參數(shù)，人們大多采用智能優(yōu)化算法，其中的粒子群算法因?yàn)閾碛惺諗克俣瓤?，設(shè)置參數(shù)少等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用。因此本文考慮粒子群算法來進(jìn)行三孔徑蜂窩微穿孔結(jié)構(gòu)吸聲性能的優(yōu)化。

粒子群優(yōu)化算法[14]是從鳥群覓食中得到的啟發(fā)，將滿足目標(biāo)函數(shù)的解粒子類比為鳥，粒子之間可以分享每個(gè)粒子所能達(dá)到的最佳位置，每個(gè)粒子通過自己所達(dá)到的最佳位置和整個(gè)粒子群所達(dá)到的最佳位置來確定自己下一步的前進(jìn)方向，這樣整個(gè)粒子群都會(huì)在若干次迭代前進(jìn)之后達(dá)到最優(yōu)解。

3 蜂窩微穿孔吸聲體吸聲性能優(yōu)化

圖3 粒子群優(yōu)化算法運(yùn)算流程圖Fig.3 Operational flow chart of particle swarm optimization algorithm

以本文圖1所示的蜂窩微穿孔吸聲體為研究對(duì)象，將三個(gè)區(qū)域微穿孔板的孔徑d，穿孔率ρ和空腔深度D共9個(gè)變量作為優(yōu)化參數(shù)。粒子群優(yōu)化算法由于其全局搜索能力強(qiáng)、收斂速度快、設(shè)置參數(shù)少等優(yōu)點(diǎn)在眾多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。因此，本文利用粒子群算法來對(duì)三孔徑吸聲體結(jié)構(gòu)進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化。

3.1 適應(yīng)度函數(shù)設(shè)計(jì)

采用在白噪聲條件并以微穿孔板計(jì)算頻率范圍內(nèi)吸聲系數(shù)曲線最飽滿為目標(biāo)構(gòu)建適應(yīng)度函數(shù)：

3.2 確定決策變量和約束條件

設(shè)定板厚 t為 1mm，優(yōu)化頻率范圍為0～3000Hz，以三孔徑蜂窩微穿孔吸聲體的結(jié)構(gòu)參數(shù)作 為 決 策 變 量 ： 0.1%≤ρ1≤ 3 0%，0.1%≤ρ2≤ 3 0%， 0 .1% ≤ ρ2≤ 3 0%； 0 .1≤ d1≤1 ，0.1≤d2≤ 1，0.1≤ d3≤1； 0 .001≤ D1≤ 0 .05，D2≤0 . 05，0.001≤ D3≤ 0 .05。其中：ρ1、ρ2、ρ3分別為蜂窩微穿孔結(jié)構(gòu)三個(gè)區(qū)域的穿孔率(單位為%)，d1、d2、d3分別為蜂窩微穿孔結(jié)構(gòu)三個(gè)區(qū)域的孔徑(單位為mm)，D1、D2、D3為蜂窩微穿孔結(jié)構(gòu)三個(gè)區(qū)域的腔深(單位為m)。

3.3 三參數(shù)優(yōu)化分析

模型結(jié)構(gòu)尺寸是直徑為 0.029 m、高度為0.050 m的圓柱形，三區(qū)域微穿孔板結(jié)構(gòu)三參數(shù)優(yōu)化結(jié)果如表1所示。

表1 三區(qū)域蜂窩微穿孔吸聲體三參數(shù)(孔徑d，穿孔率ρ，腔深D)優(yōu)化結(jié)果Table 1 Optimization results of honeycomb microperforated sound absorber in three zones for three parameters of aperture d, perforation rate ρ and cavity depth D

由表1可知：優(yōu)化微穿孔板結(jié)構(gòu)參數(shù)后，三個(gè)區(qū)域的孔徑和背腔深度由大到小變化，而穿孔率由小到大變化。其中區(qū)域2的結(jié)構(gòu)參數(shù)介于區(qū)域1和區(qū)域3的結(jié)構(gòu)參數(shù)之間。

假設(shè)微穿孔三個(gè)區(qū)域的參數(shù)為常規(guī)參數(shù)，即：板厚為 1 mm，孔徑為 0.5 mm，穿孔率為 3%，腔深為0.05 mm。由表1優(yōu)化參數(shù)計(jì)算得到的吸聲性能與常規(guī)參數(shù)得到的吸聲性能對(duì)比如圖4所示。常規(guī)參數(shù)下的蜂窩微穿孔吸聲體其最大吸聲系數(shù)小于 0.8，且吸聲帶寬較窄。而優(yōu)化過后的蜂窩微穿孔吸聲體在頻率 900～3 000 Hz之間均能達(dá)到 0.9以上的吸聲系數(shù)。相比未優(yōu)化的三區(qū)域蜂窩微穿孔吸聲體，經(jīng)粒子群算法優(yōu)化后，無論是最大吸聲系數(shù)，還是吸聲帶寬都有了明顯提升。

圖4 三區(qū)域蜂窩微穿孔吸聲體三參數(shù)優(yōu)化前后吸聲性能對(duì)比Fig.4 Comparison of sound absorption performance before and after three-parameter optimization of honeycomb micro-perforated sound absorber in three zones

3.4 兩參數(shù)優(yōu)化分析

由圖4可知，同時(shí)優(yōu)化三個(gè)參數(shù)后吸聲體性能得到大幅度提升。是否一定需要同時(shí)優(yōu)化三參數(shù)，如果同時(shí)優(yōu)化兩個(gè)參數(shù)是否也可得到三個(gè)參數(shù)的優(yōu)化結(jié)果？在此以ρ、d、D任意兩個(gè)參數(shù)作為優(yōu)化參數(shù)，進(jìn)行雙參數(shù)優(yōu)化。板厚t=1mm和優(yōu)化頻率范圍0～3 000 Hz保持不變。優(yōu)化結(jié)果如表2～4所示。

表2 三區(qū)域蜂窩微穿孔吸聲體雙參數(shù)(孔徑d和腔深D)優(yōu)化結(jié)果Table 2 Optimization results of honeycomb microperforated sound absorber in three zones for two-parameters of d and D

表3 三區(qū)域蜂窩微穿孔吸聲體雙參數(shù)(穿孔率ρ和孔徑d)優(yōu)化結(jié)果Table 3 Optimization results of honeycomb microperforated sound absorber in three zones for two-parameters of ρ and d

表4 三區(qū)域蜂窩微穿孔吸聲體雙參數(shù)(穿孔率ρ和腔深D)優(yōu)化結(jié)果Table 4 Optimization results of honeycomb microperforated sound absorber in three zones for two-parameters of ρ and D

以表 2～4優(yōu)化后的計(jì)算參數(shù)可得到對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)吸聲性能如圖5所示。

圖5 雙參數(shù)優(yōu)化和三參數(shù)優(yōu)化的吸聲性能對(duì)比Fig.5 Comparison of sound absorption performance between two-parameter optimization and three-parameter optimization

由圖5可知：首先，在板厚固定的情況下，影響蜂窩微穿孔結(jié)構(gòu)吸聲性能的主要參數(shù)是穿孔率、孔徑和腔深。三參數(shù)同時(shí)優(yōu)化可對(duì)吸聲性能有疊加影響，圖5結(jié)果表明三參數(shù)優(yōu)化方法一定程度上優(yōu)于雙參數(shù)優(yōu)化方法，特別是吸聲頻帶大于雙參數(shù)優(yōu)化下的吸聲體頻帶。其次，不同雙參數(shù)優(yōu)化結(jié)果可知，不含孔徑的參數(shù)優(yōu)化結(jié)果要略優(yōu)于含孔徑項(xiàng)的參數(shù)優(yōu)化結(jié)果，這與微穿孔板參數(shù)分析中孔徑變化對(duì)整體吸聲性能的影響相對(duì)較小的結(jié)論有一致性[15]。

4 不同區(qū)域每個(gè)參數(shù)對(duì)三參數(shù)優(yōu)化結(jié)構(gòu)的吸聲性能影響

表1是同時(shí)優(yōu)化微穿孔板三個(gè)結(jié)構(gòu)參數(shù)，但從數(shù)值上可知，每個(gè)數(shù)值都精確到小數(shù)點(diǎn)后2位，甚至3位。實(shí)際工程應(yīng)用中不可能精確到小數(shù)點(diǎn)后3位，有時(shí)精確到小數(shù)點(diǎn)后2位都難以保證。為此，對(duì)三個(gè)區(qū)域中各變量對(duì)吸聲性能的影響規(guī)律進(jìn)行分析就具有重要意義。

將表1中的三參數(shù)優(yōu)化結(jié)果作為研究對(duì)象，分別討論穿孔率、孔徑和腔深變化對(duì)吸聲性能的影響。穿孔率變化步長(zhǎng)為0.5%，孔徑步長(zhǎng)為0.05 mm，腔深步長(zhǎng)為0.005 m。

4.1 不同區(qū)域穿孔率對(duì)吸聲系數(shù)的影響

假設(shè)三個(gè)區(qū)域的孔徑分別為 0.84、0.38、0.17 mm，背腔深度分別為0.046、0.034、0.027 m。當(dāng)區(qū)域1穿孔率分別為1.97%、2.47%、2.97%、3.47%及3.97%，區(qū)域2和區(qū)域3的穿孔率分別為6.79%和23.45%，計(jì)算得到的結(jié)果如圖6所示。圖注中括號(hào)里的數(shù)據(jù)表示相對(duì)原優(yōu)化出的數(shù)值，進(jìn)行加減的數(shù)值，以探討穿孔率變化之后吸聲性能的變化。下同。

圖6 區(qū)域1穿孔率變化對(duì)吸聲體吸聲性能的影響Fig.6 Influence of the perforation rate change in zone 1 on the sound absorption performance of the sound absorber

其次，當(dāng)區(qū)域 2的穿孔率分別為 5.79%、6.29%、6.79%、7.29%、7.79%，區(qū)域1的穿孔率為2.97%，區(qū)域3的穿孔率為23.45%時(shí)，計(jì)算得到的結(jié)果如圖7所示。

圖7 區(qū)域2穿孔率變化對(duì)吸聲體吸聲性能的影響Fig.7 Influence of the perforation rate change in zone 2 on the sound absorption performance of the sound absorber

最后，當(dāng)區(qū)域 3的穿孔率分別為 22.45%、22.95%、23.45%、23.95%、24.45%，區(qū)域1的穿孔率為2.97%，區(qū)域2的穿孔率為6.79%時(shí)計(jì)算得到的結(jié)果如圖8所示。

圖8 區(qū)域3穿孔率變化吸聲體吸聲性能的影響Fig.8 Influence of the perforation rate change in zone 3 on the sound absorption performance of the sound absorber

由圖6～8可知：區(qū)域1、2、3的穿孔率分別影響第一階、第二階和第三階的固有頻率和吸聲系數(shù)。并且相比于其他參數(shù)，當(dāng)優(yōu)化參數(shù)為穿孔率時(shí)，整體的吸聲曲線更為飽和，這進(jìn)一步驗(yàn)證了粒子群算法在蜂窩-微穿孔結(jié)構(gòu)吸聲性能優(yōu)化上的可行性。此外，穿孔率越大，共振頻率越往高頻漂移，這會(huì)損失結(jié)構(gòu)低頻吸聲性能，但高頻吸聲性能得到了一定提升。這在工程應(yīng)用中應(yīng)給予注意。

4.2 不同區(qū)域孔徑對(duì)吸聲系數(shù)的影響

假設(shè)三個(gè)區(qū)域的穿孔率分別為2.47%、6.79%、23.45%，背腔深度分別為0.046、0.034、0.027 m。首先，當(dāng)區(qū)域2和區(qū)域3的孔徑分別為0.38 mm和0.17 mm，區(qū)域1的孔徑分別為0.74、0.79、0.84、0.89和0.94 mm，可得到圖9所示的吸聲系數(shù)。

圖9 區(qū)域1孔徑變化對(duì)吸聲體吸聲性能的影響Fig.9 Influence of aperture change in zone 1 on the sound absorption performance of the sound absorber

其次，當(dāng)區(qū)域1和區(qū)域3的孔徑分別為0.84 mm和0.17 mm，區(qū)域2的孔徑分別為0.28、0.33、0.38、0.43和0.48 mm，可得到圖10所示的吸聲系數(shù)。

圖10 區(qū)域2孔徑變化對(duì)吸聲體吸聲性能的影響Fig.10 Influence of aperture change in zone 2 on the sound absorption performance of the sound absorber

最后，當(dāng)區(qū)域1的孔徑為84 mm，區(qū)域2的孔徑為0.38 mm，區(qū)域3的孔徑分別為0.07、0.12、0.17、0.22、0.27 mm時(shí)，計(jì)算結(jié)果如圖11所示。

圖11 區(qū)域3孔徑變化對(duì)吸聲體吸聲性能的影響Fig.11 Influence of aperture change in zone 3 on the sound absorption performance of the sound absorber

由圖9～11可知：區(qū)域1、2、3的孔徑變化分別影響第一階、第二階和第三階的固有頻率和吸聲系數(shù)。并且相比于其他參數(shù)，當(dāng)優(yōu)化參數(shù)為孔徑時(shí)，整體的吸聲曲線更為飽和，但是相比于區(qū)域1和區(qū)域2的孔徑對(duì)結(jié)構(gòu)吸聲效果的影響，區(qū)域3的孔徑變化對(duì)結(jié)構(gòu)吸收系數(shù)的影響更大一點(diǎn)，當(dāng)區(qū)域3的孔徑由小到大變化時(shí)，第二階吸聲峰與第三階吸聲峰之間的波谷會(huì)向上移動(dòng)，從而有著較好的吸聲效果。因此，針對(duì)區(qū)域3的孔徑要保證在實(shí)際制造時(shí)盡可能精確，否則會(huì)影響到測(cè)試結(jié)果。

4.3 不同區(qū)域背腔深度對(duì)吸聲系數(shù)的影響

假設(shè)三個(gè)區(qū)域的穿孔率分別為2.47%、6.79%、23.45%，孔徑分別為0.84、0.38、0.17 mm。首先，當(dāng)區(qū)域2和區(qū)域3的背腔深度分別等于0.034 m和0.027 m，區(qū)域1的背腔深度分別為0.036、0.041、0.046、0.051和0.056 m，可得到圖12所示的吸聲系數(shù)。

圖12 區(qū)域1腔深變化對(duì)吸聲體吸聲性能的影響Fig.12 Influence of cavity depth change in zone 1 on the sound absorption performance of the sound absorber

其次，當(dāng)區(qū)域 1和區(qū)域 3的背腔深度分別為0.046 m和0.027 m，區(qū)域2的背腔深度分別為0.024、0.029，0.034、0.039和0.044 m，可得到圖13所示的吸聲系數(shù)。

圖13 區(qū)域2腔深變化對(duì)吸聲體吸聲性能的影響Fig.13 Influence of cavity depth change in zone 2 on the sound absorption performance of the sound absorber

最后，當(dāng)區(qū)域 1的背腔等于 0.046 m，區(qū)域 2的背腔深度為0.034 m，區(qū)域3的背腔深度分別為0.017、0.022、0.027、0.032、0.037 m 時(shí)，計(jì)算結(jié)果如圖14所示。

圖14 區(qū)域3腔深變化對(duì)吸聲體吸聲性能的影響Fig.14 Influence of cavity depth change in zone 3 on the sound absorption performance of the sound absorber

由圖12～14可知：區(qū)域1的腔深主要影響第

一階吸聲固有頻率和吸聲系數(shù)。隨著區(qū)域1腔深的增加，第一階吸聲系數(shù)峰值對(duì)應(yīng)的頻率最大相差 313 Hz，吸聲系數(shù)峰值對(duì)應(yīng)的頻率逐漸向高頻移動(dòng)，而且，第一階吸聲峰值與第二階吸聲峰值之間的波谷對(duì)應(yīng)的吸聲系數(shù)最大相差達(dá)0.16；區(qū)域2的腔深主要影響第二階吸聲固有頻率和吸聲系數(shù)，區(qū)域2的腔越深，第二階吸聲峰對(duì)應(yīng)的頻率越大，且第一階吸聲峰與第二階吸聲峰之間的波谷會(huì)隨著腔深的增加而增加，吸聲系數(shù)最大相差0.26；區(qū)域3的腔深變化主要影響第3階吸聲系數(shù)的峰值和頻率，隨著區(qū)域3腔深的增加，第三階吸聲固有頻率向高頻移動(dòng)，且第二階和第三階吸聲峰之間的波谷對(duì)應(yīng)的吸聲系數(shù)會(huì)隨腔深的增加而降低。

5 結(jié) 論

本文為了提高蜂窩微穿孔吸聲體結(jié)構(gòu)的吸聲效果，利用粒子群優(yōu)化算法，將蜂窩芯的腔深和微穿孔板的孔徑、穿孔率作為優(yōu)化變量，以吸聲體的吸聲系數(shù)和吸聲頻帶為優(yōu)化目標(biāo)，設(shè)計(jì)了一種具有高吸聲系數(shù)、較寬頻帶的三區(qū)域蜂窩微穿孔吸聲體結(jié)構(gòu)，同時(shí)將三個(gè)區(qū)域?qū)?yīng)三個(gè)參數(shù)的三參數(shù)優(yōu)化和只優(yōu)化其中任兩個(gè)參數(shù)進(jìn)行了對(duì)比分析。最后，探討了每個(gè)參數(shù)的改變對(duì)結(jié)構(gòu)吸聲效果的影響。得到結(jié)論如下：

(1) 三參數(shù)優(yōu)化得到的吸聲體吸聲性能優(yōu)于雙參數(shù)優(yōu)化結(jié)果，但穿孔率和腔深優(yōu)化也能較好地接近三參數(shù)優(yōu)化的結(jié)果。

(2) 每個(gè)區(qū)域中的不同參數(shù)對(duì)吸聲體結(jié)構(gòu)吸聲性能的影響不同，特別是區(qū)域2的結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)吸聲效果影響最大。計(jì)算結(jié)果可為試驗(yàn)誤差分析提供參考。

(3) 在不添加任何吸聲材料的基礎(chǔ)上，只通過優(yōu)化結(jié)構(gòu)參數(shù)，即可設(shè)計(jì)得到寬頻吸聲體結(jié)構(gòu)。

本文所述的利用粒子群優(yōu)化算法優(yōu)化吸聲體結(jié)構(gòu)參數(shù)的方法，可有效拓寬吸聲帶寬，同時(shí)得到的結(jié)構(gòu)對(duì)吸聲體的工程應(yīng)用具有一定的價(jià)值。