基于低频吸声超构材料的复合消声器

针对管道内低频噪声难以抑制的问题,基于亥姆霍兹共振腔阵列吸声板和穿孔管消声器组合,设计了一种复合式宽带消声器。首先利用有限元法仿真分析传统穿孔管消声器,发现中低频消声能力较差,通过嵌入亥姆霍兹共振腔阵列吸声板吸收中低频噪声。采用仿真与实验的方式研究吸声板的声学性能:在400∼1000 Hz频段内的平均吸声系数达到了0.88。然后对复合式消声器进行数值模拟及3D打印阻抗管实验测试对比:复合式消声器在400∼1718 Hz频率范围内的平均传递损失为18.15 dB。最终实现了管道内全频带噪声有效控制。

环状气囊水消声器声学性能的预测与分析

水消声器作为一种有效的噪声控制装置被广泛应用于水管路系统。分别使用模态匹配法和有限元法对环状气囊水消声器的声学性能进行仿真计算,分析气囊水消声器声学特性的原理,并研究气囊水消声器不同媒介间的特性声阻抗大小关系对消声性能的影响规律。计算结果表明:由于阻抗失配关系,在气囊水消声器中气体对声波的传递起主要反射作用。随着橡胶的特性阻抗增大,橡胶会对从水中传递过来的声波起到一定的阻碍作用。当气体体积被压缩时,气体对声波的反射衰减效果会逐渐减弱,从而使得气囊水消声器的传递损失曲线整体幅值下降,消声性能减弱。

基于近似模型的弹性背腔穿孔管消声器声学性能优化

弹性背腔穿孔管消声器利用声波和弹性管壁的耦合作用,相比于穿孔管消声器具有更好的低频消声性能。为了进一步提高该消声器的低频、宽频消声能力,采用遗传算法对其进行优化。首先,利用COMSOL有限元软件建立该消声器的传递损失计算模型。其次,分析弹性管壁材料对消声器低频消声性能的影响,并选取橡胶复合材料作为弹性管壁材料。再次,由于所采用的有限元模型计算耗时长,为节约时间资源,利用径向基函数(Radial Basis Function,RBF)神经网络方法建立近似模型代替有限元计算模型。最后,利用近似模型结合遗传算法进行全局寻优,获得该消声器结构参数的优化结果,并利用有限元模型验证优化的准确性。结果表明:优化后在100~1000 Hz低频段范围内弹性背腔穿孔管消声器消声带宽增加62%,且平均传递损失提高3.6 dB。

单元并排式阻性消声器消声量计算方法

采用Belov公式计算单元并排式阻性消声器消声量误差较大,为提高计算精度,按以下步骤构建单元并排式消声器消声量计算模型。(1)将消声器划分为角单元、边单元和内部单元等3种基本单元,采用Belov公式计算各基本单元传递损失(Transmission Loss,TL);(2)假设消声器入口端声能均匀分布,根据各基本单元入口端声功率和传递损失计算公式确定其出口端声功率;(3)根据消声器入口端和出口端总声功率得到消声量理论值TLt;(4)将11425 Pa·s/m^(2)作为流阻率基准值,通过有限元仿真得到采用该流阻率多孔吸声材料的消声器消声量仿真值TLs,得到仿真值和理论值的比值K_(1)(即TLs/TLt);(5)通过仿真进一步确定多孔吸声材料流阻率和基准流阻率不同情况下消声器消声量的比值K_(2),拟合获得K_(2)与流阻率σ的关系函数K_(2)(σ);(6)建立单元并排式阻性消声器消声量计算模型TL=TLt·K_(1)·K_(2)(σ)。实测结果表明,根据该模型计算得到的消声器各倍频带传递损失值与实测值绝对误差均小于2 d B,相对误差均小于10%。模型适用于计算采用不同多孔吸声材料、具有不同结构尺寸的单元并排式阻性消声器的消声量。

双螺杆空压机消声器设计与性能分析

针对双螺杆空压机在工作过程中壳体产生较大噪声的问题,利用有限元分析技术,对空压机壳体进行噪声频谱研究,得到在100~1500 Hz时,双螺杆空压机壳体噪声频谱图。采用添加消声器的方法进行降噪处理,并对消声器进行了结构优化设计,消除了谐振现象;将所设计的消声器安装在双螺杆空压机吸气口处,对比发现该消声器具有较好的降噪效果。研究成果可对双螺杆空压机降噪起到一定的参考作用。

燃料电池用离心式空压机抗性消声器设计及其消声效果分析

基于计算流体力学耦合计算气动声学的方法,在不同空压机运行工况下分析了穿孔消声器的降噪效果,量化了消声器内的热声转化关系。结果表明,穿孔消声器的空腔厚度和穿孔率对高频组分声波的吸消声起着决定性作用。与低频声波相比,穿孔消声器对高频组分声波的消声效果更好;随转速的增加,穿孔消声器对高频组分声波的消声效果逐渐增强,而对低频组分声波的消声效果几乎无变化。对穿孔消声器内的热声转化分析表明,低转速运行工况下,消声器消声前后声振荡能量几乎全部转化为工质可用能,而在中高转速运行工况下,声振荡衰减的能量转化为工质可用能的比例较小。为设计出可以在宽运行工况下实现宽频降噪的消声器,高转速运行工况下低频组分声波的消声应该作为重点优化的目标,同时也要考虑低转速运行工况下消声器消声前后的热力学性能的改善。为降低离心式空压机的气动噪声提供了一种新的方法,为设计宽工况适应性的高效空压机消声器提供了理论基础。

管道流体流动对水液压消声器消声性能影响研究

流体噪声通过水管路辐射到海洋中,严重影响水下航行器的隐蔽性及安全性,加装水管路消声器是减小水管路辐射噪声的重要措施。考虑到流体流动对水管路消声器性能的影响,利用膨胀式消声器内部流场数值计算结果,采用平均流速理论,计算考虑内部流体流动时的消声器的传递损失,探究流速结构对消声器传递损失的影响。计算结果表明,在低流速条件下,流速对消声器的传递损失影响不大,但流体再生噪音会在特定频率下使消声器传递损失出现低值,需要对消声器结构进行改进。计算结果表明,通过修正消声器结构参数以及串联共振腔室消声器结构可有效提升特定频率下的消声器低值。可为降噪计算方法提供理论参考。

船用空调阻性消声器消声量计算方法优化的实验研究

在船用空调系统中,由于已有的阻性消声器消声量的经验公式忽视了高频失效效应的影响,使得原有的消声量计算方法在高频段不再适用,为了探究出一个符合船用空调阻性消声器消声量的计算公式,通过分析实验数据,选择一个与模型相适应的经验公式,最终在此基础上结合实际工况对经验公式进行修正与检验。结果表明:当频率处于中低频时,罗杰斯公式的消声量计算值与插入损失值的变化趋势十分接近,误差在4dB左右,但在高频段,由于高频失效效应,经验公式不再适用;其次拟合出来的经验公式修正式,在倍频程下的消声量值与实际工况相互一致,误差低于3dB,满足实验预期要求。

铸铝消声器在滚动转子式压缩机上的设计探讨

消声器是解决滚动转子式压缩机噪声最直接、最有效的手段之一。将铸铝材料使用在滚动转子式压缩机消声器上,通过结构设计和优化,相比于钢制消声器,R290转子压缩机实验测试结果表明压缩机噪声下降了3.55 dB(A)。理论和实验测试均表明铸铝消声器对1250~4500 Hz的噪声频段具有良好的改善效果。

带EGR阀的柴油发动机消声器改进设计

本文基于CFD方法对带背压控制型EGR阀的消声器出现的压损过小导致EGR阀无法正常开启的问题进行了分析,找到了导致压力损失较小的根本原因,提出了合理的优化设计方案,并进行试验验证,改进后的消声器压力损失及声学性能均满足要求。

波纹消声器声学性能的数值分析及试验

波纹消声器可实现特定频带上的消声最大化,通过调节不同波纹深度的重新组合获取非规则波纹结构来实现频带上的互补。采用侧支共振腔理论公式计算单波纹传递损失,依据双负载原理搭建试验台测量波纹管声学性能,将理论、试验结果分别与数值预测值进行比较。研究结果表明:波纹深度是影响单波纹共振频率的主要因素;非规则波纹结构传递损失带宽主要受非规则波纹数量、相邻波纹深度差影响;消声腔容积影响有效带宽频率范围。最终优化结果相比常规波纹管,在1000~5000 Hz内传递损失均值提升约20.55 dB,带宽拓宽约1750 Hz。

内部结构对充水膨胀腔消声器声学性能的影响

结构声耦合效应对充水消声器的声学性能具有重要的影响,利用频域有限元法,结合二维轴对称结构声耦合数值模型分析消声器内部声场,研究消声器内部插入管和环形挡板对膨胀腔水消声器声学特性的影响。数值研究表明:结构声耦合效应会使传递损失的通过频率和峰值频率向低频移动,并压缩消声频段;插入管的结构声耦合效应导致传递损失曲线出现明显峰值,这与插入管的固有模态有关,增加插入管长度时,其一阶固有频率降低,峰值消声频率向低频移动,这有利于低频噪声的衰减;对比双级膨胀腔消声器,挡板会提高低频消声量,挡板厚度会对低频消声量产生明显的影响,但挡板的位置对低频消声量影响不大。

三维曲折空间、超构复合阵列式消声器设计研究

针对排风散热风机系统低频噪声难以消除的难题,基于声学超材料理论及阻抗排布设计方法,融合超材料的低频吸声量高与玻璃纤维棉高频吸声性能好的优点,设计一种具有三维曲折空间、超构复合的消声器单元,将多个不同吸声频率的单元进行组合及优化,提出一种阵列式消声器。有限元计算分析表明,在不改变结构外形的前提下,具有三维曲折空间、超构复合阵列式消声器较传统的阻性消声器在100及260~310Hz范围内具有5~26dB降噪效果的提升量,具有宽频带高效消声的性能,可用于工业级的大面积、大规模消声。

邮轮烟囱排气消声器选型及结构设计

针对邮轮主机正常运转排气时对排气消声器的声学性能及空气动力性能的要求,以某型邮轮烟囱排气消声器为研究对象,基于主机排气噪声源特性开展声场、流场特性分析,对比多个方案结果表明,当消声器内插管孔隙率不变,仅改变孔径大小及数量对消声器声学性能几乎没有影响;适当减小孔径大小并增加孔径数量可以有效改善消声器流场性能,以保证主机正常运作的经济性和动力性。

基于声虹吸效应的薄膜声学超材料吸声型管道消声器

本文将薄膜型声学超材料应用于消声器中,通过利用其独特的吸声性能,将声学超材料的吸声特性转化为计算消声器的传输损失的特性。通过引入声虹吸效应,有效提升了消声器的消声效果,实现了更为出色的声学性能。获得了一种结构简单、体积小,在管道声学方面能够控制低、宽频噪声的薄膜吸声型消声器。基于将单元扩胞引入声虹吸效应,改善消声器的消声效果,结果表明当扩胞为两个单元结构后,消声器的传输损失获得了提升,获得4个传输损失声峰,最高传输损失峰值为18 dB为提高消声器的消声效果提供了新的优化思路。

单节扩张抗式消声器声传输特性研究

汽车消声器能降低管道系统内部噪声的传播,对于削弱汽车发动机排气噪声具有优越的效果。利用COMSOL软件建立单节扩张抗式消声器的三维模型,经过验证网格无关性,消除了网格参数对消声器传递损失的影响,运用控制变量原理分别对进出口位置偏移、长度比以及扩张比的参数进行赋值,得到不同的声压以及传递损失云图。研究表明:进出口管位置偏移在频率为0~1800 Hz时的消声能力一致,但当频率为中频1000~3000 Hz时,消声器进出口管位置偏移越大,其消音能力越好;当频率在0~3500 Hz时,随着膨胀腔长度的不断减小,消声器的传递损失曲线向着高频率移动,而传递损失的峰值没有明显变化。

轨道消声器的声学性能仿真分析及改进

本文首先介绍了轨道消声器的工作原理和声学性能参数的定义和评价指标。然后,建立了声学性能仿真模型,包括轨道消声器的几何模型、材料参数的设定和边界条件的考虑。通过对声学性能仿真结果的分析和讨论,包括声压级和声功率级的分布情况以及声学效能的评估,发现轨道消声器存在一定的改进空间。接着,提出了材料参数和结构参数的优化设计方法,包括材料的吸声性能和传声性能的优化以及轨道消声器的几何形状、孔隙率和孔径分布的优化。最后,探讨了边界条件的改进,包括轨道消声器与轨道的连接方式和与地面的接触方式。通过本文的研究,以期为解决轨道噪声问题提供有效的技术支持。

消声器仿真设计技术在空调系统噪声品质提升中的应用

变频空调产品开发过程中常会出现气流引起的噪声问题,解决该问题的常规手段是在压缩机管路系统中增加消声器,而消音器的选型设计主要依靠实验,分析效率低,且缺少指导方向。本文基于仿真技术对空调系统常用消声器进行参数化研究,分析了消声器结构、系统制冷剂、焊接安装等参数对消声器性能的影响,有助于提升消声器在空调系统中的性能。同时,自主开发了消声器参数化设计与计算软件,可高效指导消声器设计选型,针对某空调产品传递声问题,应用该软件进行消声器方案设计与验证,成功解决了该噪声问题,消声器仿真技术的应用可大幅提升变频空调系统噪声分析效率,提升产品噪声品质。

转子压缩机内置消声器自身脉动噪声分析

旋转压缩机噪声共有3类:机械噪声、气动噪声和电磁噪声,其中气动噪声对压缩机噪声贡献较大,而气动噪声主要产生于压缩机的排气过程,目前的工程中在压缩机排气口设置抗性消声器是降低气动噪声的常用手段,因此如何设计一个具有良好降噪效果的消声器有着重要的实际意义。行业内普遍采用传递损失曲线对抗性消声器的降噪效果进行衡量,该方法无法考虑消声器内部流体的脉动噪声。对两种不同结构的消声器,首先使用行业普遍采用的传递损失曲线进行降噪效果评估,然后运用CFD商业软件仿真消声器内部的压力脉动进行脉动噪声评估,最后在某型号压缩机上对两种结构消声器进行装机验证。仿真和试验结果表明,消声器内的流体脉动噪声不可忽略,传递损失曲线不能衡量脉动噪声,应用CFD软件仿真压力脉动进而评估脉动噪声具有一定的可行性。研究成果对旋转压缩机内置消声器的设计优化提供了一定的参考价值。

工业消声器侧壁传声的预测方法与拟合公式

大型工业消声器空气通道透射的声能量往往远小于侧壁振动二次辐射引起的噪声泄漏。本文基于圆形声波导理论给出一种消声器侧壁传声的预测方法。假设半无限长管道一端布置声源,利用模态分解法得到圆柱管壁外的声场,进而计算有限长管道侧壁的透射声功率和传递损失。在此基础上,综合考虑质量、结构环频和吻合频率的影响,结合解析方法得到的数据,拟合得到一个工程预报公式,可应用于典型工业消声器侧壁传声损失的快速估算。随后分析了侧壁传声对消声器插入损失的影响,对于实际的工业消声器,考虑侧壁传声后的插入损失与实测结果接近,验证了预测方法的可行性。