随着运载火箭向大推力、高载重比方向发展,整流罩腔内精密仪器等有效载荷所处的噪声环境日趋恶劣,腔内中低频段噪声控制变得尤为迫切。目前各国主要采用以多孔材料为主的无源噪声控制技术,该技术缺点在于不能消除峰值噪声且传递损失较小。因此,在采用多孔材料敷设方案控制噪声总体声压级的同时,如何降低特定频率峰值噪声成为腔内降噪研究的关键问题。本文以含三聚氰胺泡沫(Melamine Foam,MF)与号筒状Helmholtz共鸣器的圆柱形声腔为研究对象,采用理论计算与仿真分析相结合的方法,研究100-400Hz中低频段下MF材料与号筒状Helmholtz共鸣器的声学特性、降噪规律及敷设策略等问题,并通过腔内降噪试验对分析结果进行了验证。主要研究工作与成果如下:(1)基于多孔材料Johnson-Champoux-Allard(JCA)声传播模型,开展了声波在多孔材料中传播特性的研究。通过多孔材料声传播理论与吸声性能试验相结合,得到了MF材料开孔孔隙率、静态空气流阻、高频动态曲折因子、黏性特征长度与热效特征长度等声学参数。研究了MF厚度对其吸声性能的影响规律,发现随着材料厚度增大声抗率减小,当声波频率大于400Hz时,不同厚度的MF声抗率曲线趋于一致,材料吸声系数增幅明显减小。研究了全频段下影响MF材料吸声性能的主要声学参数,研究结果表明在高频段下,材料流阻率在10000-13000Pa?s/m~2且热效特征长度相对较小时,材料吸声性能较好;在中低频段下,材料流阻与曲折因子较大,且两种特征长度较小时,材料吸声性能较好。(2)开展了铝(Al)圆柱壳与Al/MF圆柱壳腔内声学特性的研究。采用圆柱形声腔基本声学理论,将MF衬里等效为局部与非局部阻抗边界,分别推导了两种边界条件下声腔简正频率与简正模式。研究了100-400Hz频段下Al与Al/MF圆柱壳的声腔响应,研究结果表明20-40mm MF材料在低频范围仍具有4.16-7.54dB的降噪效果。建立了Al圆柱壳与Al/MF圆柱壳腔内噪声分析有限元模型,并通过与腔内降噪试验的对比分析,确定了非局部阻抗理论下MF材料的实体单元建模方法。在100-400Hz中低频范围内,研究了MF材料不同敷设厚度与敷设面积对腔内降噪的影响规律,研究结果表明当材料敷设质量一定时,单位厚度降噪量随敷设厚度的增加而降低;当材料敷设面积一定时,单位面积降噪量随敷设厚度的增加而提高,但增幅逐渐减小。(3)开展了腔内MF材料中低频降噪性能及其敷设策略的仿真分析与声学试验研究。在腔内噪声减缓装置质量低于总质量2%的限制条件下,研究了MF敷设率、敷设位置以及同比重率下不同厚度MF材料的中低频降噪方案,研究结果表明中低频下不同敷设策略,主要对声波波长λ与声腔长度L的相近频段产生明显影响。参照腔内低频降噪方案,扩展分析了其对高频降噪的影响,研究结果表明敷设率始终是决定腔内降噪的关键因素,而敷设方式与同比重率下敷设厚度的差异仅对中低频降噪产生较大影响。(4)开展了腔内Helmholtz共鸣器低频吸声性能及不同安装策略的研究。通过对共鸣器吸声特性与共振频率变化规律的深入分析,发现颈部黏滞阻尼是共鸣器声能耗散的关键因素,指数型颈部截面类型为腔内降噪的最优类型。研究了共鸣器安装位置、安装数量对圆柱壳腔内降噪的影响规律,并在此基础上分析了同异共振频率共鸣器联合降噪方案,研究结果表明在声腔响应反节点位置,安装3个同共振频率共鸣器,再配合安装相应数量的异共振频率共鸣器,可获得较好的低频降噪效果。研究了MF材料与Helmholtz共鸣器的协同降噪效果,研究结果表明共鸣器的安装能够较好吸收峰值噪声,并将腔内降噪量进一步提高2.35dB。