음향 메타물질을 활용한 광대역 소음기 및 음향 메타물질을 활용한 광대역 소음기의 설계방법
Broadband silencer using acoustic metamaterials and design method of broadband silencer using acoustic metamaterials
특허 요약
본 발명은 실험 계획법을 활용한 설계 변수 분배하는 단계와, 초기 설계안들에 대해 최적 설계 수행하는 단계와, 최적 단위체의 삽입손실 획득하는 단계 및 효과적 소음 저감을 위해 우선적으로 사용해야 하는 단위체 선정하는 단계에 의해 종래의 소음기 대비 유동관의 직경 대비 확장방의 직경이 작아도 효과적으로 소음 저감 대역 및 소음 저감 성능을 확보할 수 있으며, 사용하는 단위체 형상은 배기 소음의 저감 뿐만 아닌 배관의 유동으로 부터 기인되는 소음들에 대해 확장 적용할 수 있으며, 단위체를 선정하였던 방법은 밴드갭을 활용하는 종래의 음향 메타물질을 활용한 장치 전반에 확장 적용할 수 있는 음향 메타물질을 활용한 광대역 소음기 및 음향 메타물질을 활용한 광대역 소음기의 설계방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
청구항
번호청구항
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내연기관의 배기관에 장착되는 소음기에 있어서,일측에는 내연기관의 배기가 유입되는 유입구를 형성하고, 대향진 타측에는 배기가 유출되는 유출구를 형성하며, 내부에는 배기가 일측에서 타측으로 유동하는 유동통로를 형성한 배기유동관; 및상기 배기유동관의 길이방향으로 따라 내부에 구비되어, 상기 배기유동관을 따라 유동하는 배기소음 중 해당 주파수 대역의 소음을 저감하는 복수 개의 단위체를 포함하고,상기 단위체는상기 배기유동관에서 상기 배기유동관의 중심을 향해 연장 형성되어, 상기 배기유동관의 길이와 길이가 직교를 이루는 전방벽체와,상기 전방벽체와 해당 거리를 두고, 상기 배기유동관에서 상기 배기유동관의 중심을 향해 연장 형성되어, 상기 전방벽체와 이격되어 평행을 이루는 후방벽체와,상기 배기유동관과 해당 거리를 두고 이격되고, 상기 전방벽체의 후면에서 상기 후방벽체를 향해 연장 형성되어, 상기 배기유동관과 평행을 이루는 제1공명벽체와,서로 평행을 이루는 상기 배기유동관과 제1공명벽체의 이격 폭에 의해 형성되는 제1공명기와,상기 제1공명벽체와 해당 거리를 두고 이격되고, 상기 전방벽체의 후면에서 상기 후방벽체를 향해 연장 형성되어, 상기 제1공명벽체와 평행을 이루는 제2공명벽체와,서로 평행을 이루는 상기 제1공명벽체와, 제2공명벽체의 이격 폭에 의해 형성되는 제2공명기와,상기 제2공명벽체와 해당 거리를 두고 이격되고, 상기 전방벽체의 후면에서 상기 후방벽체를 향해 연장 형성되어, 상기 제2공명벽체와 평행을 이루는 제3공명벽체와,서로 평행을 이루는 상기 제2공명벽체와, 제3공명벽체의 이격 폭에 의해 형성되는 제3공명기와,상기 제3공명벽체와 해당 거리를 두고 이격되고, 상기 전방벽체의 후면에서 상기 후방벽체를 향해 연장 형성되어, 상기 제3공명벽체와 평행을 이루는 제4공명벽체와,서로 평행을 이루는 상기 제3공명벽체와, 제4공명벽체의 이격 폭에 의해 형성되는 제4공명기를 포함하는 음향 메타물질을 활용한 광대역 소음기.

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청구항 1에 있어서,상기 제1공명벽체 내지 제4공명벽체 각각의 길이는 저감하고자 하는 소음의 주파수 대역에 대응하여 길이가 결정되는 음향 메타물질을 활용한 광대역 소음기.

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청구항 1에 있어서,상기 제1공명기 내지 제4공명기 각각의 폭은 저감하고자 하는 소음의 주파수 대역에 대응하여 폭이 결정되는 음향 메타물질을 활용한 광대역 소음기.

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청구항 4에 있어서,상기 제1공명기 내지 제4공명기 각각은상기 배기유동관을 따라 유동하는 배기가 유입되는 넥을 형성한 음향 메타물질을 활용한 광대역 소음기.

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청구항 1에 있어서,상기 전방벽체의 전방과, 후방벽체의 후방 각각에는 저감하고자 하는 소음의 주파수 대역에 대응하여 폭이 결정되는 파장관을 더 형성하는 음향 메타물질을 활용한 광대역 소음기.

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실험 계획법을 활용한 설계 변수 분배하는 단계;초기 설계안들에 대해 최적 설계 수행하는 단계;최적 단위체의 삽입손실 획득하는 단계; 및효과적 소음 저감을 위해 우선적으로 사용해야 하는 단위체와 전방벽체의 전방과, 후방벽체의 후방 각각 형성되어, 저감하고자 하는 소음의 주파수 대역에 대응하여 폭이 결정되는 파장관을 선정하는 단계를 포함하고,상기 단위체와 파장관의 선정은현재 음압의 OASPL(Overall Sound Pressure Level) 확인하는 단계와,단위체와 파장관들에 따른 OASPL 저감 정도를 확인하는 단계와,OASPL을 가장 많이 감소시키는 단위체와 파장관의 폭을 선택하는 단계와,선택한 단위체와 파장관에 따른 현재 음압 업데이트하는 단계;를 포함하는 음향 메타물질을 활용한 소음기의 설계 방법.

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