A novel multi-cavity Helmholtz muffler

A novel multi-cavity Helmholtz muffler is proposed. The multi-cavity Helmholtz muffler is composed of steel structures and silicone membranes. With suitable construction, the Helmholtz muffler can be designed to exhibit negative mass density in low frequency, and the muffling frequency can be adjusted when we change the internal structure of the cavity,which will be very attractive for noise control. In this paper, we investigate the influence of the membranes and the cavities on noise reduction characteristics with theoretical calculations and simulations. The results show that the numbers of membranes and the volumes of the cavities can have a great effect on the position of the muffling frequency. The number of cavities can have a great effect on the width of the muffling frequency(reduce the noise by 10 dB). With different combinations of the membranes and cavities, we can get different muffling frequencies, which can meet different muffling demands in practical applications and is more flexible than the traditional Helmholtz cavity.

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。

耦合Helmholtz共振消声器的设计及参数分析

基于传统Helmholtz共振消声器提出了一种机械耦合式共振消声器结构,以改善传统共振消声器的声学性能。该消声器的共振腔中内置附加有质量块的柔性板结构,将共振腔分隔为上下2部分腔体。入射的声波激励起柔性板结构的振动,与上下腔体相互耦合形成新的2自由度系统,从而将传统Helmholtz共振器的共振峰一分为二。基于理论分析柔性板附加质量块,以使其振动特性更具有可调性。同时,借助有限元软件分析其结构参数对消声器声学特性的影响规律,并通过实验验证结构的有效性。

亥姆霍兹共振消声器的声学改进

应用三维声学有限元法预测亥姆霍兹共振消声器的传递损失,并与实验结果进行对比,两者吻合良好,表明本文所用数值方法的适用性和准确性。一方面,为了在不改变共振器外形的前提下降低共振频率,将连接管延伸至共振腔内部,并详细讨论了延伸长度、延长管横截面形状对共振器声学特性的影响;另一方面,为了拓宽传统亥姆霍兹共振器的消声频带,将共振器进行串并联组合,并详细讨论了组合结构对声学特性的影响。

离心泵用赫姆霍兹水消声器试验研究

为研究离心泵用赫姆霍兹水消声器的性能,基于传递函数法测量了不同连接管长度的赫姆霍兹水消声器声学特性,并与声学仿真计算结果进行对比和试验验证.试验中采用共振腔为单腔半圆柱形的赫姆霍兹水消声器,在消声器的前后分别安装2个水听器和1个压力脉动传感器,水听器用于测量消声器前后的动态声压信号,压力脉动传感器用于测量水消声器前后的静压,然后采用求平均的方法计算水消声器前后平均压力之差,得到水消声器在不同工况下的压力损失.连接管的原始长度为12 cm,然后改变连接管长度,使其安装长度分别为20,30,40和50cm.试验结果表明:赫姆霍兹水消声器的共振频率随连接管长度的增大而降低,传递损失呈现出先增大后减小的趋势,与声学仿真计算结果趋势一致;连接管长度对赫姆霍兹水消声器压力损失的影响不大,但与系统的运行工况有关,随流量的增大而增大.

涡轮增压发动机进气噪声控制分析

针对某涡轮增压发动机进气系统,利用GT-POWER软件进行进气系统噪声建模仿真,分析其进气噪声总值,确定降噪频率段.针对降噪频率段,利用赫姆霍兹共振原理设计一组共振腔消声器,并对共振腔的消声性能进行仿真.结果表明,安装共振腔后,该涡轮增压发动机进气系统噪声总值低于目标限值,满足设计要求.

亥姆霍兹共振消声器的优化设计

亥姆霍兹消声器能够有效地抑制特定频率的低频噪声。设计了一种亥姆霍兹消声器,可以对频率在145 Hz处的噪声进行降噪处理。但是所设计的消声器的消声带宽较窄,因此需要在保证消声器共振频率不发生改变的情况下,将亥姆霍兹消声器的消声频带增大。使用遗传算法对亥姆霍兹消声器的结构参数进行优化,将优化后的结构进行仿真模拟。仿真结果表明消声器的消声带宽从32 Hz拓宽到了86 Hz。之后进行了实验验证,实验结果显示消声带宽从55 Hz增大到105 Hz,消声频带扩宽了91%,证明了优化结果的可行性,并且实现了宽频带的消声,为消声器的设计优化提供了参考。

亥姆霍兹消声器自适应控制方法研究

为弥补传统亥姆霍兹消声器消声频带较窄,无法适应噪声频率多变的实际环境的缺点,提出了一种具有自适应调节功能的亥姆霍兹消声器。采用步进电机与曲柄连杆驱动亥姆霍兹消声器腔体的背板移动,从而改变消声频率;利用MATLAB软件进行了数值分析,获得了最优结构;基于LabVIEW软件进行自主降噪控制编程。实验结果表明,当噪声频率从385 Hz变化到860 Hz时,所设计的消声器可以实时调节腔体体积,实现有效消声,且降噪量最高可达24 dB。与传统消声器相比,自适应亥姆霍兹消声器不仅实现了有效消声,而且实现了自适应频率可调,消声能力得到了显著改善。

赫尔姆兹消音器在汽车排气系统中的应用

针对某款运动型实用汽车(sport/suburban utility vehicle,SUV)车内特定转速排气轰鸣音的问题,文章通过排气噪声频谱分析,设计了一款赫尔姆兹消声器用于提升特定频率的消声性能,以消除车内轰鸣音;在消声器优化设计过程中,利用GT-Power软件分析其传递损失。经实验验证,消声器优化后车内该转速噪声降低了4 dB(A),车内轰鸣音消失。

两个腔室谐振箱在汽车进气系统降噪中的应用

某中高级轿车加速过程中,当发动机转速为2410rpm及3650rpm时存在明显噪声峰值,试验分析确认主要为发动机进气噪声.为降低该噪声,确定采用增加赫姆霍兹消声器的方法优化进气系统.赫姆霍兹消声器是汽车进气系统中常用的消声元件,通常情况下,消除多个频段的噪声峰值需要设计多个谐振箱,不利于布置空间要求及成本的控制.本文利用两个腔室谐振箱的消声原理,通过LMS Virtual.lab对进气系统进行传递损失分析,针对噪声峰值对应的频率,将原有进气系统谐振箱隔成一大一小两个腔室,达到了消除指定频段噪声的目的,并通过了试验验证.

基于二阶共鸣器单元的宽频消声器研究与设计

近年来,声学人工结构逐渐成为降噪领域的研究热点,亥姆霍兹共鸣器是其中的重要结构单元之一.本研究旨在设计基于内插管式二阶亥姆霍兹共鸣器单元的宽频消声器.传统亥姆霍兹共鸣器仅具有单一共振峰,为了减少单元个数、降低消声器长度,选取了具有两个共振峰的二阶亥姆霍兹共鸣器单元作为基本结构.通过理论计算、仿真计算和实验测试对二阶共鸣器单元的隔声性能进行分析,并在此基础上构建了宽频抗性消声器.针对所设计的宽频消声器,理论计算、仿真计算和实验测试的数据结果获得了良好的一致性:在267—929 Hz的频率范围内实现了20 dB以上的传递损失.该消声器结构简单、实用性高,在噪声控制工程中具有广泛的应用前景.

带冷却气流的亥姆霍兹共振器的声类比模型

亥姆霍兹共振器(HR)作为典型的被动消声装置,常被安装于航空发动机和燃气轮机的燃烧室上用以吸收噪声进而抑制燃烧热声振荡.在实际应用中,为防止燃烧室内高温气体损坏HR,常引入冷却气流从HR的背部空腔通过其颈部流入燃烧室,以保护HR.该冷却气流的温度一般显著低于燃烧室内的燃气温度.将这样的HR安装到燃烧室上时,该温差可能影响燃烧室中HR上、下游的声波与熵波关系,并进而影响HR的吸声性能.然而,在以往研究HR对燃烧室内热声振荡的影响的模型中,该温差的影响一般被忽略.本文基于声类比的思想,建立了一个可预测当带有冷却气流的HR被安装于一个一维声学管道中时的消声性能的理论模型.该模型基于一维质量、动量和能量守恒方程,在无黏性耗散作用,忽略体积力、所有的外来热源和热扩散的假设下,首次推导出了侧壁安装有带冷却气流的亥姆霍兹共振器的一维燃烧室中的带源项的波动方程.该方程右侧的源项能体现出共振器对燃烧室内一维声场的影响,通过该方程可以看到共振器所带来的声源/声耗散是由熵扰动与质量扰动项组成.由此可以进一步看出由共振器温差所产生的熵扰动会以声源的形式进入燃烧室内的一维声波方程,并显著地改变HR在其共振频率附近对燃烧室内声场的影响.通过与已有的阶跃条件模型对比,验证了该模型预测HR温差对管道内声场的影响的准确性.

高转速单螺杆压缩机共振式消声器的设计及其应用

本文主要介绍了共振式消声器的亥姆赫兹共振吸声原理,并提供了共振式消声器的设计方法和计算公式。针对高转速单螺杆压缩机排气口1 000 Hz倍频带噪声偏高的问题,设计了一款共振式消声器来降低噪声。通过试验验证,安装了共振式消声器后,压缩机排气口在1 000 Hz倍频带的噪声由原来100.2 d B降到90.3 dB,下降了9.3 dB,降噪效果明显。

基于Virtual Lab的汽车进气系统NVH性能优化

文章针对某MPV汽车车内噪声大的问题,通过屏蔽法识别进气噪声为主要噪声源,为降低车内噪声提高汽车NVH性能,运用三维软件LMS Virtual Lab对进气系统进行仿真分析,找出问题原因,提出改进措施,通过结构改进有效地降低了进气噪声,改善了整车NVH性能。

往复式冰箱压缩机的排气噪声控制

压缩机噪声来源于壳体振动。气体力、不平衡力等通过结构传递、声波辐射、制冷剂传递等方式使壳体发生振动,将一定能量的声功率辐射出去,从而产生噪声。压缩机通过压缩制冷剂气体做功,制冷剂通过排气小孔喷射出去,排气噪声的声功率与排气速度的8次方成正比。二级抗性消声器与腔设计可以降低往复式冰箱压缩机的噪音。

并排式共振消声器声学特性分析及试验研究

针对赫姆霍兹共振式消声器消声有效带宽很窄,在实际应用中需要在进排气系统中布置多个共振式消声器消除不同频带噪声,但噪声控制的消声器数量受空间限制的问题,提出了一种新型并排式多腔赫姆霍兹共振消声器结构设计方法并进行性能验证。将多个不同频率的共振腔并排式布置在管道同一截面,采用有限元方法分析消声器传递损失,仿真结果表明,并排式共振腔能够互不干涉,有效地消除多个不同频率处噪声值,且占用空间小,消声效率高。通过传递损失试验验证了仿真结果的准确性,并将其应用于进气系统消声设计中,取得了良好的降噪效果。