盘管构型HQ管降噪特性及流动结构研究

在赫歇尔—昆克(Herschel-Quincke,HQ)管降噪理论基础上,提出了采用盘管构型降低HQ管占用空间的方法,并分析了管道降噪性能及相应流动的Lagrangian拟序结构。首先,针对给定模型,结合声模态理论和数值模拟,研究了HQ管管长以及管道宽度对降噪性能的影响规律,发现对于低频噪声,HQ管管道须达到一定的长度要求,并基于此确定了在给定模型条件下的HQ管参数;然后,利用此参数设计了盘管以及直管形式的3种HQ管结构,并进行了对比分析,结果表明,在长度一定时,直管与盘管平均噪声传递损失仅相差0.05 dB,而有限空间下直管平均噪声传递损失则由于管长降低而低于盘管0.41 dB;最后,结合有限时间李雅普诺夫指数(Finite-time Lyapunov exponent,FTLE)对HQ管中的流动结构进行了分析,发现了盘管条件下侧壁存在的分离区,通过FTLE识别出分离区的边界并相应调整了管道宽度,降噪效果恢复到与直管相当水平。综上,所提出的HQ管进行盘绕既可以有效地降低HQ管占用空间,又能保证HQ管降噪性能。盘管对流动结构产生的影响,可以在保证降噪效果的前提下进一步通过HQ管宽度进行调控。

HQ管反声消声器的仿真分析及实验研究

基于管道无气流和平面声波传播模式建立了HQ管反声消声器传声损失的数学模型,并对单HQ管、串联HQ管及具有微穿、阻性材料内衬复合HQ管消声器进行了仿真计算和实验研究;依据分析研究结果,还探索了HQ管消声器的工程应用问题。

HQ管降噪法在轮胎降噪中的应用分析

运用ABAQUS进行了具有横向花纹沟槽的轮胎滚动过程仿真,提取横向沟槽壁面在轮胎接地滚动过程中位移随时间的变化曲线。进而建立了单个横向花纹沟槽和其周围的空气域模型,对沟槽壁面施加滚动过程中的位移变形边界条件来模拟轮胎的滚动。在此基础上,利用HQ管降噪法对花纹沟噪声进行降噪探索。分析结果表明在花纹沟旁添加不同结构尺寸的HQ管结构可以达到降噪的目的。

多分支HQ管模型的传声损失分析

通过波动方程建立了多分支赫歇尔-昆克(Herschel-Quincke,HQ)管的传声损失模型,该模型可计算包含任意数量、不同管径和不同管长组合的HQ管模型。通过与前人的计算结果进行比较,验证了该方法的有效性。并通过数值计算,分析讨论了不同参数(如HQ管的长度和直径、HQ管分支数量)对多分支HQ管传声损失的影响。结果表明:在总横截面积相等的情况下,多分支HQ管吸声性能与单分支HQ管相同;改变管道的长度可以改变共振频率;比较频率平均传声损失,HQ管长度不统一的结构的声学特性优于长度统一的结构。

基于多分支HQ管的大型风机节能降噪技术试验研究

基于多分支HQ管技术,采用传递矩阵获得管道的传声损失并采用计算机软件进行对大型风机节能降噪技术开展仿真,针对某电厂一次风机搭建1∶2缩比试验系统,设计多分支HQ管样机进行试验,测试结果表明,设计的多分支HQ管平均消声量达到15 dB,实现管道自身降噪,较消声器压损降低400 Pa,风机输入功率降低3.5 kW,电流降低8.8 A,节电量达到15.3%。

可调频HQ管仿真与实验研究

为了改变传统赫谢尔·昆克(Herschel-Quincke,HQ)管在降噪频率上的单一性,使其能在复杂噪声环境下灵活调节降噪频率。设计了一种加装球阀的可调频HQ管,利用球阀的旋转调节HQ管内的横截面积,通过管内的阻抗改变来调节整个装置的固有频率,最终达到可以灵活调节降噪频率的目的。推导出了可调频HQ管内的阻抗理论模型,从而得到可调频HQ管的频率范围,并利用COMSOL仿真计算得到其传声损失来检验其消声性能。通过实验结果与仿真结果进行对比验证,证明了结果的准确性,在实验数据和仿真数据中发现,开口面积的对数与固有频率呈线性关系,而且实验数据表明,可调频范围为187.5~296 Hz,可调节的频带宽度达到了108.5 Hz。

管道模态波入射下HQ管降噪机理研究

随着涡扇发动机风扇直径增大转速降低,低频噪声控制问题引发格外关注。HQ管作为一种抗性降噪结构,在低频段拥有良好的降噪效果。本文首先建立了带HQ管的管道风扇噪声数值模型,并对声传播特性进行了细致的仿真分析,获得了与前期实验数据对比一致性良好的预测结果。最后通过不同HQ管排布螺旋角下降噪效果和声模态分解结果的对比分析,对HQ管降噪机理进行了探讨,发现HQ管对模态波降噪的主要模式是模态的反射与散射,并且不同于将入射模态散射为截止模态的传统认知,将入射模态散射为不占优的可传播模态可以大幅削弱占优模态的幅值,同样具有较为明显的降噪效果。