文章来源：21dB声学人
基于类Fano干涉的可调声学机制
图1：本研究设计的可调谐声学超材料示意图
结构设计
该超材料整体厚度为23 mm（对应最低工作频率波长的 1/25），总结构体积 1.81×10⁵mm³，开口面积比约 9%，且旋转过程中保持不变。几何参数包括：外径50mm、内径15mm、通道宽度10mm、相邻通道间壁宽1mm、两迷宫间壁宽2mm，入口与出口开口角度均为30°。
图2：所设计超材料隔声效能示意图
系统的验证方法
研究团队通过传递矩阵法建立了理论模型，将整体结构分解为两个对称迷宫路径与一个中央路径，充分考虑通道的热粘性损耗效应，并采用端部校正因子来精确描述入口和出口处的声学边界效应。
图3：理论计算与数值模拟的传输损失图
数值仿真采用 COMSOL Multiphysics 压力声学模块，构建三维结构模型，将入口、通道和出口设为窄区域域以模拟粘性边界层影响。理论计算与仿真结果均显示，通过旋转调节，该超材料可在587-1741Hz频率范围内实现超过95%的入射声能衰减（传输损失≥13dB）。
图4：实验验证用制作样品图。样品采用熔融沉积成型 3D 打印技术制作。
图5：可调谐超材料不同旋转角度下的实测传输损失图
实验验证采用熔融沉积成型3D打印技术制备ABS-30材质样品，在阻抗管中测量不同旋转角度下的传输损失。结果表明，随着旋转角度增大，隔声主频带向高频移动，验证了设计的可调谐特性。
参数优化与通风性能评估
图 7：不同气流速度下的模拟传输损失图
图10：超材料实测通风效能图。插图为实验装置照片，管道内径 50mm、长度 400mm，风扇半径 19.5mm。在一系列风扇设定点下，分别测量无样品和有样品（θ_r = 0°）时的出口空气速度；红色圆圈为实验数据，黑色实线为线性拟合线。该实验装置下，拟合斜率 0.74，表明通风效率 74%。
总结
论文信息：Lee, I., Han, I., Kim, S., & Yoon, G. (2025). Tunable acoustic metamaterial using length-variable labyrinth for broadband soundproofing and ventilation. Journal of the Acoustical Society of America, 158(4), 3239–3249. https://doi.org/10.1121/10.0039673
