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。