초록
본 논문은 덕트 내 소음을 저감하기 위해 저주파 대역에서 작동하는 음향메타물질 소음기를 개발하는데 목적이 있다. 지그재그 도파관 구조물과 헬름홀츠 형상을 조합하여, 음파의 공간상 진행 속도를 줄이는 고 굴절 메타물질 기반 음향 소음기를 설계하였다. 파장보다 매우 작은 도파관에서 점성 및 열 감쇠 효과를 계산하기 위해 점성 및 열 매쉬를 도입하여 Finite Element Method(FEM) 해석을 진행하였다. 4-Microphone Method를 이용하여 해석 결과로부터 반사율, 투과율과 흡음률을 구했으며, 지그재그 구조 소음기의 구조물 간격을 변화시켜 차단 주파수와 투과손실을 조절할 수 있음을 확인하였다. 또한, 메타물질들을 직렬 및 병렬 배열하여 광대역으로 소음을 차단하는 메타물질 소음기를 제시하였다.
In this paper, we design an acoustic meta-material silencer that operates at low frequency to reduce noise in duct. A high refractive index meta-material silencer is demonstrated with a combination of zigzag structured thin waveguide and helmholtz resonator, which reduces the speed of sound. Finite Element Method (FEM) analysis via thermo-viscous acoustic mesh is performed in order to calculate thermo-viscous dissipation in sub-wavelength waveguide. Sound power reflection, transmission and absorption coefficients are obtained utilizing 4-Microphone Method. The results show that cut-off frequency and transmission loss can be controlled through adjusting intervals of the zigzag structures. A wide-band acoustic silencer is also suggested by connecting meta-materials in series or parallel.