مواد متخلخل جاذب صوت بخش اول: کاربردها و پارامترها

نوع مقاله : مقاله ترویجی

نویسندگان

1 استاد، دانشگاه صنعتی امیر کبیر

2 گروه مهندسی مکانیک دانشگاه تفرش

چکیده

مواد متخلخل جاذب صوت دارای کاربردهای گسترده‌ای در طراحی‌های مختلف آکوستیکی می‌باشند. در این مقاله، ابتدا ضمن معرفی انواع مواد متخلخل آکوستیکی، به کاربردهای متنوع این نوع مواد در صنایع مختلف پرداخته می‌شود. از آنجایی که طراح لازم است با پارامترهای بیانگر مشخصات آکوستیکی و مکانیکی مواد متخلخل آشنایی لازم را داشته باشد، در ادامه پارامترهای اصلی این مواد نظیر چگالی بالک، مدول الاستیسیته، مقاومت جریانی، تخلخل، طول مشخصه ویسکوز و ... معرفی شده‌اند. سپس روش‌های مختلف اندازه‌گیری مستقیم پارامترهای این نوع مواد بر اساس استانداردهای بین‌المللی تشریح شده و در انتهای مقاله، به روش‌های معکوس مستقیم و غیر مستقیم اندازه‌گیری مواد اشاره می‌شود. در بخش دوم این مقاله مکانیزم‌های جذب صوت در مواد متخلخل، نحوه مدلسازی تجربی و تئوری این نوع مواد، روش‌های اندازه‌گیری ضریب جذب آکوستیکی و پژوهش‌های حال و آینده تشریح می‌گردند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Porous Sound-Absorbing Materials Part I: Applications and Parameters

نویسنده [English]

  • Abolfazl Hasani Baferani 2
2 Department of Mechanical Engineering, Tafresh University
چکیده [English]

Sound absorbing porous materials have a wide range of applications in various acoustic designs. In this paper, by introducing different types of acoustic porous materials, various applications of these materials in other industries are discussed. Since the designer needs to be familiar with the parameters expressing the acoustical and mechanical properties of porous materials, the main parameters of these materials are bulk density, modulus of elasticity, flow resistivity, porosity, viscosity characteristic length, etc. are introduced. Then, different methods of direct measurement of the parameters of this type of material based on the international standards are described. At the end of the article, direct and indirect methods of measuring materials are mentioned. In the second part of this paper, the mechanisms of sound absorption in porous materials, the existing experimental modeling and theory for porous materials, methods for measuring acoustic absorption coefficient, and current and future research subjects in this field are described.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Porous materials
  • Absorption coefficient
  • Acoustic Absorber
  • Porosity
  • Acoustic
[1] Sagartzazu, X., L. Hervella-Nieto, and J. M. Pagalday, "Review in sound absorbing materials", Archives of Computational Methods in Engineering, 2008, Vol.15, no.3, pp.311-342.
[2] Cox, Trevor, and Peter d’Antonio, “Acoustic absorbers and diffusers: theory, design and application”, Crc Press, 2016.
[3] Noise barrier, Wikipedia, the free encyclopedia, https://en.wikipedia.org/wiki/Noise_barrier.
[4] Aircraft Insulation Films, n.d. About DUNMORE Aerospace, (Accessed Aug 15 2020) https://www.dunmore.com/products/aircraft-insulation.html.
[5] Allard, Jean, and Noureddine Atalla, “Propagation of sound in porous media: modelling sound absorbing materials 2e”, John Wiley & Sons, 2009.
[6] Mass acoustics, Cosa È La Flow Resistivity (Resistenza Al Flusso), https://www.masacoustics.it/cosa-e-la-flow-resistivity-resistenza-al-flusso/
[7] Flow resistivity measurement, n.d. (Accessed Aug 15 2020),
[8] Atalla, N. and R. Panneton, “Noise Control Materials: Characterization and Modeling”, Asme Ncad Workshop, 2012. https://files.asme.org/Divisions/NCAD/33112.pdf
[9] Tortousity measurement, n.d. (Accessed Aug 15 2020),  https://www.noe.co.jp/en/business/acoustic-measurement/amc-ms/torvith.html.
 [10] Johnson, David Linton, Joel Koplik, and Roger Dashen, "Theory of dynamic permeability and tortuosity in fluid-saturated porous media", Journal of fluid mechanics, 1987, Vol.176, pp.379-402.
[11] Pride, Steven R., Frank Dale Morgan, and Anthony F. Gangi, "Drag forces of porous-medium acoustics", Physical review, 1993, Vol.B 47, no.9, 4964.
[12] Products of Mecanum company, n.d. (Accessed Aug 15 2020),
 [13] Qunli, Wu. "Empirical relations between acoustical properties and flow resistivity of porous plastic open-cell foam." Applied acoustics 25, no. 3 (1988): 141-148.
[14] Dauchez, Nicolas, Olivier Doutres, Jean-Michel Génevaux, Guy Lemarquand, and Sylvain Mezil, "Mesure des propriétés mécaniques des matériaux poreux à l’aide d’un transducteur électrodynamique sans fer." 2010.
[15] Allard, Jean F., Bernard Castagnede, Michel Henry, and Walter Lauriks, "Evaluation of tortuosity in acoustic porous materials saturated by air", Review of scientific instruments, 1994, Vol.65, no.3, pp.754-755.
[16] Brown, Niven, Bernard Castagnede, Walter Lauriks, and Manuel Melon, "Experimental study of the dispersion of ultrasonic waves in porous materials", COMPTES RENDUS-ACADEMIE DES SCIENCES PARIS SERIE 2 MECANIQUE PHYSIQUE CHIMIE ASTRONOMIE FASCICULE, 1994, Vol.B 319, p.393.
[17] Brown, Niven, Manuel Melon, Valérie Montembault, Bernard Castagnède, Walter Lauriks, and Philippe Leclaire, "Evaluation of the viscous characteristic length of air-saturated porous materials from the ultrasonic dispersion curve", Comptes rendus de l’Académie des sciences. Série IIb, Mécanique, 1996, Vol.322, no.2, pp.122-127.
[18] Moussatov, Alexei, Christophe Ayrault, and Bernard Castagnède, "Porous material characterization–ultrasonic method for estimation of tortuosity and characteristic length using a barometric chamber", Ultrasonics, 2001, Vol.39, no.3, pp.195-202.
[19] Leclaire, Ph, Luc Kelders, Walter Lauriks, Manuel Melon, Niven Brown, and Bernard Castagnede, "Determination of the viscous and thermal characteristic lengths of plastic foams by ultrasonic measurements in helium and air", Journal of applied physics, 1996, Vol.80, no.4, pp.2009-2012.
[20] Doutres, Olivier, Yacoubou Salissou, Noureddine Atalla, and Raymond Panneton, "Evaluation of the acoustic and non-acoustic properties of sound absorbing materials using a three-microphone impedance tube", Applied acoustics, 2010, Vol.71, no.6, pp.506-509.
[21] Doutres, Olivier, and Noureddine Atalla, "A semi-empirical model to predict the acoustic behaviour of fully and partially reticulated polyurethane foams based on microstructure properties", In Acoustics 2012, 2012.
[22] Doutres, Olivier, Noureddine Atalla, and Kevin Dong,"A semi-phenomenological model to predict the acoustic behavior of fully and partially reticulated polyurethane foams", Journal of Applied Physics, 2013, Vol.113, no.5, pp.054901.
[23] Baferani, A. Hasani, R. Keshavarz, M. Asadi, and A. R. Ohadi, "Effects of Silicone Surfactant on the Properties of Open‐Cell Flexible Polyurethane Foams", Advances in Polymer Technology, 2018, Vol.37, no.1, pp.71-83.