多孔介质声学:从微观几何特征到宏观吸声性能

纤维材料和泡沫材料作为传统的多孔介质材料，在中高频段具有良好的吸声降噪特性。在建筑、汽车、航空、工业和环境噪声控制中，它们经常被用作重要的选择对象。然而，其复杂的微观几何结构和多变的宏观吸声性能一直受到众多学者的高度关注和研究。这些研究往往是基于吸声机理，基于声学第一原理，在微观和宏观尺度上进行探索，从而发现或构建新的结构，使材料的吸声性能更好。本文梳理了从微观几何结构分析到宏观吸声特性的研究背景，指出了近一二十年来的研究方向和相关成果。首先，介绍了表征多孔声学材料结构的微观结构特征、可视化方法和相关几何参数。其次，回顾了声学模型的发展历史以及从建立到持续改进的一系列过程。然后，总结了决定其宏观声学特性的物理量，并讨论了它们的物理意义。同时，简要介绍了材料宏观性能的理论推导和计算的数值模拟方法和实验测量方法，并列举了相关的经验拟合公式，分析了影响吸声性能的关键因素。最后，对后续的研究和发展进行了展望。