振动面板向声学腔体辐射的噪声是工程领域普遍存在的问题。作为新型振动与噪声控制手段，声学黑洞（ABH）正日益受到研究关注，而深入理解ABH面板与腔体间的耦合机制，对于此类场景下的高效设计与应用具有基础性意义。本研究建立了由ABH板与矩形腔体组成的耦合ABH面板-腔体系统的半解析振动-声学耦合模型，其中二维和三维修正傅里叶级数分别被选作ABH板弯曲振动的允许函数和声学腔体声压分布函数。通过瑞利-里兹法求解了耦合系统的模态特性与动态行为。首先，将所提模型的计算结果与有限元分析结果进行对比验证，确认模型准确性。随后通过与均匀结构的对比发现，在耦合面板-腔体系统中引入ABH结构可有效降低箱体内噪声。此外，通过耦合界面处的声强矢量分布，进一步探究了ABH板与腔体间的能量传递特性。同时从能量传递的角度研究了耦合系统的降噪机制，最后通过实验验证了所提模型的准确性。

本研究建立了耦合ABH板-腔系统的半解析振动-声学动力学模型，并***用二维修正傅里叶级数展开ABH板的位移场。此外，为克服标准三维傅里叶级数在弹性板与声学腔耦合界面处一阶空间导数的不连续性，通过标准三维傅里叶级数构建了修正三维傅里叶级数。本研究***用傅里叶级数与平滑辅助函数项对整个求解域内的声压分布进行拟合。基于通用瑞利-里兹框架，可求解该耦合系统的模态信息与动态响应。得益于良好的边界连续性，满足了界面处振动-声耦合所需的振动速度连续性条件。通过所建模型可得出以下结论：(1) 通过有限元建模验证了ABH板-腔耦合系统模型的模态信息与动态响应结果的准确性，确保在相关频率范围内符合精度要求。同时验证了振动-声耦合界面处的振动速度连续性。此外，通过实验验证了本研究提出的模型准确性。(2) 展示了ABH结构对耦合ABH板-腔系统降噪效果的影响。与均匀板相比，ABH结构能有效降低声波向腔体的辐射能力。另一方面，少量阻尼材料可显著提升板式结构的系统阻尼性能，有效抑制结构振动，从而降低腔体内的噪声水平。(3)通过耦合界面处声强矢量分布分析发现，ABH板向声学腔体的能量传递具有频率依赖性，主要能量传递发生在板控制模态频率附近。本文从能量传递角度揭示了ABH板-腔体耦合系统中ABH效应的降噪作用，表明ABH板通过增加总能量输入系统中的能量耗散，有效减少了进入声学腔体的能量，从而实现腔体噪声的衰减。最后，本文提出的ABH板-腔体系统半解析振动-声学耦合模型，能够直观清晰地展示板体振动能量与声学腔体声能之间的传递规律。该模型为研究ABH板对声学腔体噪声的抑制效果提供了新的研究工具和视角。返回搜狐，查看更多