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。

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。

阵列式阻性消声器传递损失计算模型

针对气流通道彼此独立且截面尺寸较小的直管式阻性消声器,Belov基于声波导管理论推导了其消声量计算公式,但该公式不适用于气流通道彼此连通且截面尺寸较大的阵列式阻性消声器。为此,提出了一种阵列式消声器消声量计算方法。将阵列式消声器划分为周期性排列的消声单元,每个消声单元包含1个吸声柱。分别参照扩张式消声器和直管阻性消声器计算消声单元的抗性部分(进出口气流通道截面突变处)和阻性部分消声量的理论值TL1和TL2。在此基础上,采用有限元法仿真得到消声器消声量仿真值TLs,基于阻性部分消声量仿真值和理论值的比值(TLs-TL1)/TL2,拟合确定各倍频带阻性消声量修正函数Nf,即修正后的消声量理论值计算模型为TL′t=TL1+TL2·Nf。作为算例,建立了多孔吸声材料流阻率为11425 Pa·s/m2时适用于不同结构尺寸的阵列式消声器消声量计算模型。实测结果验证表明,各倍频带修正后的消声量理论值与实测值绝对误差均小于3 dB。当吸声材料的流阻率与算例中取值相差较大时,消声量计算模型需参照该研究所述方法另行建立。

切向流作用下直通穿孔管阻性消声器传递损失预测

使用考虑涡黏系数的频域线性纳维斯托克斯方程(linearized Navier-Stokes equations, LNSEs)计算切向流作用下直通穿孔管阻性消声器的传递损失,计算步骤为:运用CFD(computational fluid dynamics)方法求解计算域内的时间平均流动变量,然后将变量映射至声学网格;将声传播介质分为空气和吸声材料,后者等效为具有复声速和复密度的流体,使用频域LNSEs计算声场,最后利用平面波分解法计算消声器的传递损失。计算结果与试验测量结果吻合良好,从而证明了计算方法的正确性。通过数值计算分析了切向流马赫数对不同流阻率和穿孔结构阻性消声器传递损失的影响规律。随着切向流马赫数的增加,消声器在低频域的传递损失有所降低,中高频消声性能变化无明显规律可循;切向流对低穿孔率消声器传递损失的影响大于高穿孔率。

多穿孔管板阻性消声器的声学特性研究

应用包含高阶模态声波的二维解析法研究多穿孔管板阻性消声器的声学性能,消声器传递损失的计算结果和实验结果吻合良好。分析了穿孔率和吸声材料的流阻率对阻性消声器声学性能的影响,并且研究了具有组合式阻抗及组合流阻率吸声材料的多穿孔管板消声器的声学特性。结果表明:不同类型的组合式阻抗及组合流阻率的吸声材料对消声器在不同频段的消声性能产生一定影响。

通过流和横流阻性消声器的声学特性

应用二维解析法研究了通过流和横流阻性消声器的声学特性,分析了穿孔管/板的结构参数和吸声材料的流阻率和厚度对阻性消声器声学性能的影响,比较了通过流和横流阻性消声器与直流阻性消声器的声学特性.结果表明,增加穿孔管小孔直径,横流阻性消声器的传递损失曲线向低频移动,高频消声量降低,通过流阻性消声器消声量有所增加.随着穿孔率的增加,横流阻性消声器中高频消声量增加,通过流阻性消声器消声性能有所下降.吸声材料的流阻率和厚度的增加可以改善阻性消声器的消声性能.横流阻性消声器的中低频声学性能较好,在高频处通过流阻性消声器的消声量较高.

穿孔管阻性消声器横向模态和声学特性计算与分析

应用二维有限元法计算穿孔管阻性消声器的横向模态,利用数值模态匹配法计算其传递损失,推导了相应的公式并编写了计算程序。对于圆形同轴穿孔管阻性消声器的传递损失,数值模态匹配法计算结果与三维有限元法计算结果以及实验值吻合良好,表明了二维有限元法计算穿孔管阻性消声器横向模态和数值模态匹配法预测消声性能的准确性。进而分析孔径、穿孔率、吸声材料的密度和穿孔管偏移对圆形直通穿孔管阻性消声器横向模态和消声特性的影响。结果表明,孔径减小、穿孔率增大,或者穿孔管偏移量增大均能使消声器有效的平面波区域变宽,高频消声效果变好,但中频消声效果变差;增加吸声材料的填充密度则能提高消声器中高频的消声量。

吸声材料参数对阻性消声器传递损失影响的数值研究

采用改进的Johnson-Allard等效流体模型描述阻性消声器中吸声材料,通过LMS Virtual lab声学有限元分别研究材料的流阻率、孔隙率、形状因子、黏性及热特征长度对阻性消声器传递损失的影响。结果表明材料流阻率越大,两种特征长度越小,消声器传递损失越大;随材料形状因子增大,消声器传递损失曲线向低频段压缩,可根据目标噪声频域特性选择合适的形状因子;常规范围内,孔隙率对传递损失影响很小。这些结果为合理选择吸声材料、优化消声器消声性能提供了参考。

阻性消声器声学性能预测的快速多极子边界元法

为解决大尺度声场中常见的多区域复合及多吸声材料复合问题,提出了一种子结构快速多极子边界元法.鉴于未知量列向量的构建次序及边界节点编号顺序对迭代收敛速度有重要影响,提出了整体矩阵方程的构建原则.此外,针对复数形式声参数对多极子展开式计算准确性的影响,对快速多极子边界元法进行了研究与修正.以膨胀腔阻性消声器为例,应用子结构快速多极子边界元法与传统边界元法计算其传递损失.结果表明,该方法与修正是有效的,而且在某给定频率下,随着边界未知节点数的增大,其相对于传统边界元法在计算效率方面的优势越来越明显.

阻性消声器穿孔率和吸声材料填充密度对发动机性能的影响研究

用GT-power软件建立了一个包含阻性前消声器的排气系统,结合已存在的一个直列4缸汽油机GT-power模型,预测发动机性能。通过改变穿孔率、吸声材料填充密度等阻性消声器设计参数,研究这些参数对发动机性能的影响。并总结了如何有效选择阻性消声器设计参数以提高发动机性能。

中隔板对片式阻性消声器的影响分析

片式阻性消声器的消声能力决定于消声片的吸声系数,消声片内的中隔板对吸声系数影响的详细分析对消声器的设计和应用具有重要意义。应用传递矩阵法并结合声波在吸声材料中的传播理论,建立了片式阻性消声器内多层消声片的吸声系数计算模型,计算了消声器内不同消声通道的吸声系数,通过对比分析不同消声通道的吸声系数,讨论了中隔板对片式阻性消声器消声能力的影响。以实际消声器为例,通过计算吸声系数和实际的插入损失测试,对比两种结果,显示两者在随频率变化的趋势上吻合良好,验证了消声片内设置中隔板对消声器消声效果在不同频段具有不同的影响,在低频和较高频率范围内,中隔板具有积极作用,而对于中频段,中隔板具有消极作用。

阻性消声器在煤矿风井噪声控制中的应用

本文对煤矿风井噪声的产生机理及特性进行了分析。针对煤矿风井噪声高、风量大、频带宽的特性,结合阻性消声器消声频带宽、消声量大等特点,提出了用阻性片式消声器治理风井噪声的方法及该方法在煤矿中的实际应用效果。并阐述了阻性消声器消声量的计算方法。

椭圆形截面穿孔管阻性消声器的声学特性研究

应用三维有限元法计算了椭圆形截面阻性消声器的传递损失。三维有限元计算结果与试验结果吻合良好,验证了三维有限元法预测阻性消声器声学性能的正确性。分析了偏心率、吸声材料流阻率、穿孔率、隔板位置以及穿孔管偏置距离对阻性消声器声学性能的影响。结果表明,增大流阻率和穿孔率均可改善中高频消声性能,偏心率、隔板位置和穿孔管偏置距离对声学性能的影响均与频率有关。

船用管式阻性消声器性能实验研究

测试了吸声材料的吸声系数与消声器的声学性能,并与经验公式进行对比分析。结果表明:在12m/s的风速下,Φ100样机阻力损失最大,为33Pa,满足设计要求;在1,000~2,000Hz时,风速对气流噪声的产生影响较为显著;赛宾公式相比别洛夫公式更符合实际测量结果,理论计算结果与实际测试结果在中低频时较吻合,高频时差距明显。根据实验结果对公式进行高频修正,所得结果可用于实际的消声器设计与选型。

阻性消声器在柴油机室外增压进气系统的应用

海外某热电厂配置柴油机发电机组的废气涡轮增压器进气系统为室外进气,由于消音不足产生刺耳的高频噪声,为此,在热电厂现场测量柴油机增压进气系统、热电厂区噪声,确定噪声源及其分散范围。我们从噪声测量位置的选择、噪声频率及其幅值分析原因,确定消音降噪方案,现场实施并改进方案,效果评估结果不但成功解决了增压进气系统噪声异常现象,也为以后柴油机室外增压进气系统的消音设计和安装提供了宝贵的经验。

自扇冷式电动机用阻性消声器

自扇冷式电动机,使用很普遍,但其冷却方式的噪声较高。我们曾对不同功率(几千瓦到几百千瓦)电机噪声级进行测量,发现有些电机噪声很大,最高可达110dB(A)。同时我们还测量了噪声频谱(见图2),发现其峰值在63～1000Hz 之间。为此,我们对自扇冷式电动机设计了一种新颖的阻性消声器。见图1。

气流流速对阻性消声器消声性能影响的试验研究

通过实验台对筒式阻性消声器的消声量进行测试,测得了不同气流速度下,筒式阻性消声器的A声级消声量和各倍频程的消声量。根据试验数据,得到了筒式阻性消声器的适应流速范围。