抗性消聲器原理及技術(shù)

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作者來(lái)源:李清 ????? 發(fā)布時(shí)間： 2020-04-12 13:23

導(dǎo)讀：抗性消聲器原理，抗性消聲器技術(shù)?？剐韵暺魇巧a(chǎn)通過(guò)管道截面的突變處或旁接共振腔等在聲傳播過(guò)程中引起阻抗的改變而產(chǎn)生聲能的反射、干涉，從而降低由消聲器向外輻射的聲

抗-消聲器概述：

抗-消聲器是生產(chǎn)通過(guò)管道截面的-變處或旁接共振腔等在聲傳-過(guò)程-引起阻抗的改變而產(chǎn)生聲能的反射、干涉，從而降低由消聲器向外輻射的聲能，以達(dá)到消聲目的的消聲器。-種將聲波反射回到聲-的消聲器。在其內(nèi)采用膨脹和共鳴器等結(jié)-使阻抗失配以反射聲波。主要用于空氣壓縮機(jī)、汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)和其他活塞發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣和排氣口，-別適用于低頻率的消聲及帶有高溫、易燃?xì)怏w的情況。它對(duì)氣流產(chǎn)生的壓降較大而造成發(fā)動(dòng)機(jī)排氣背壓，這是設(shè)計(jì)-的-個(gè)-要問(wèn)題。

抗-消聲器簡(jiǎn)介：

主要適于降低低頻及-低頻-的噪聲。抗-消聲器的-大--是不需使用-孔吸聲材料，因此在-高溫、抗潮濕、對(duì)流速較大、潔凈要求較高的條件均比阻-消聲器-。抗-消聲器是由-變界面的管和室組合而成的，-像是-個(gè)聲學(xué)濾波器，與電學(xué)濾波器相似，每-個(gè)帶管的小室是濾波器的-個(gè)網(wǎng)孔，管-的空氣-相當(dāng)于電學(xué)上的電-和電阻，稱為聲-和聲阻。小室-的空氣體積相當(dāng)于電學(xué)上的電容，稱為聲順。與電學(xué)濾波器類似，每-個(gè)帶管的小室都有自己的固有頻率。當(dāng)包含有各種頻率成分的聲波進(jìn)入--個(gè)短管時(shí)，只有在--個(gè)網(wǎng)孔固有頻率附近的某些頻率的聲波才能通過(guò)網(wǎng)孔到達(dá)-二個(gè)短管口，而另外-些頻率的聲波則不可能通過(guò)網(wǎng)孔．只能在小室-來(lái)回反射，因此，我們稱這種對(duì)聲波有濾波功能的結(jié)-為聲學(xué)濾波器。選取適當(dāng)?shù)墓芎褪疫M(jìn)行組合．就可以濾掉某些頻率成分的噪聲，從而達(dá)到消聲的目的?？?消聲器適用于消除-、低頻噪聲。

抗-消聲器的原理：

抗-消聲器：以達(dá)到消聲目的的消聲器。主要適于降低低頻及-低頻-的噪聲。抗-消聲器的-大--是不需使用-孔吸聲材料，因此在-高溫、抗潮濕、對(duì)流速較大、潔凈要求較高的條件均比阻-消聲器-。抗-消聲器是由-變界面的管和室組合而成的，-像是-個(gè)聲學(xué)濾波器，與電學(xué)濾波器相似，每-個(gè)帶管的小室是濾波器的-個(gè)網(wǎng)孔，管-的空氣-相當(dāng)于電學(xué)上的電-和電阻，稱為聲-和聲阻。小室-的空氣體積相當(dāng)于電學(xué)上的電容，稱為聲順。與電學(xué)濾波器類似，每-個(gè)帶管的小室都有自己的固有頻率。當(dāng)包含有各種頻率成分的聲波進(jìn)入--個(gè)短管時(shí)，只有在--個(gè)網(wǎng)孔固有頻率附近的某些頻率的聲波才能通過(guò)網(wǎng)孔到達(dá)-二個(gè)短管口，而另外-些頻率的聲波則不可能通過(guò)網(wǎng)孔．只能在小室-來(lái)回反射，因此，我們稱這種對(duì)聲波有濾波功能的結(jié)-為聲學(xué)濾波器。選取適當(dāng)?shù)墓芎褪疫M(jìn)行組合．就可以濾掉某些頻率成分的噪聲，從而達(dá)到消聲的目的?？?消聲器適用于消除-、低頻噪聲。 -、技術(shù)要求 1. 抗-消聲器就是-組聲學(xué)濾波器，濾掉某些頻率成分的噪聲，達(dá)到消聲的目的。它與阻-消聲器-大的區(qū)別是沒(méi)有-孔-吸聲材料，包括共振式消聲器和擴(kuò)張式消聲器等。

抗-消聲器技術(shù)要求：

1. 抗-消聲器就是-組聲學(xué)濾波器，濾掉某些頻率成分的噪聲，達(dá)到消聲的目的。它與阻-消聲器-大的區(qū)別是沒(méi)有-孔-吸聲材料，包括共振式消聲器和擴(kuò)張式消聲器等。

2. 共振式消聲器是利用共振結(jié)-的阻抗引起聲波的反射而進(jìn)行消聲。它由小孔板和共振腔-成。主要用于消除低頻或-頻窄帶噪聲或峰值噪聲。結(jié)-簡(jiǎn)單，空氣阻力小。

3. 擴(kuò)張式消聲器又稱膨脹式消聲器，由各個(gè)擴(kuò)張室與連管連接起來(lái)組成。它是利用橫斷面積的擴(kuò)張、收縮引起聲波的反射與干涉來(lái)進(jìn)行消聲的。其消聲-能主要取決于擴(kuò)張室的擴(kuò)張比和長(zhǎng)度。

抗-消聲器選用要-：

1. 抗-消聲器選用主要控制參數(shù)消聲量、頻譜--、風(fēng)速、風(fēng)量、空氣阻力（系數(shù)）。

2. 共振消聲器的穿孔板孔徑-般為3~10mm，微穿孔板消聲器穿孔板孔徑-般為0.5~1.0mm。抗-消聲器-造簡(jiǎn)單，不使用吸聲材料，消除低-頻帶噪聲-能較-，且阻力小，-用于高溫、高濕場(chǎng)合及潔凈空調(diào)系-。

3. 消聲器消聲-果與風(fēng)速有關(guān)，應(yīng)按廠家產(chǎn)-樣本的動(dòng)態(tài)消聲量選用。

4. 消聲器消聲-果與消聲器入口聲-有關(guān)，消聲器入口通-設(shè)在系-聲-較高的位置（如風(fēng)機(jī)或空調(diào)機(jī)出口處）。

5. 消聲器應(yīng)設(shè)于風(fēng)管系--氣流平穩(wěn)的管-上，且應(yīng)盡量靠近有噪聲控制要求的地方。

6. 為防止再生噪聲的影響，消聲器空氣通道內(nèi)流速應(yīng)根據(jù)控制噪聲-標(biāo)準(zhǔn)的要求確定，阻-消聲器-般-在8m/s以下，-大不應(yīng)->12m/s。微穿孔板消聲器大風(fēng)速的情況下（15~20m/s），風(fēng)阻較大。

7. 消聲器不-設(shè)置在空調(diào)機(jī)房?jī)?nèi)，也不-設(shè)置在室外，防止噪聲穿透進(jìn)入消聲器后的管道。

8. 當(dāng)-根風(fēng)管輸送到-個(gè)房間時(shí)，-擴(kuò)大相鄰房間送風(fēng)口的距離，或采用增加消聲彎頭、風(fēng)管內(nèi)壁粘貼吸聲材料等措施，防止房間的噪聲干擾。

9. -般空調(diào)系-減噪選用阻抗復(fù)合式消聲器，排風(fēng)系-可選用阻-消聲器。

抗-消聲器-能指標(biāo)：

抗-消聲器是控制內(nèi)燃機(jī)排氣噪聲的主要技術(shù)措施。大量柴油機(jī)汽車(chē)和工程機(jī)械應(yīng)用，所帶來(lái)的噪聲問(wèn)題已成為環(huán)境污染的-要問(wèn)題之-，作為主要噪聲-之-的排氣噪聲-直是降低柴油機(jī)噪聲的研究--。衡量抗-消聲器的-能指標(biāo)主要包括：插入損失、壓力損失、裝配-能、結(jié)-工藝-和使用-。

插入損失：

隨著-家政策的改變，全-各地大型工程項(xiàng)目相繼展開(kāi)。工程項(xiàng)目對(duì)大型機(jī)械的需求越來(lái)越-，隨之而來(lái)的是工程機(jī)械行業(yè)的大力發(fā)展。工程機(jī)械在增大功率的同時(shí)，對(duì)環(huán)境產(chǎn)生的噪聲影響越來(lái)越大。發(fā)動(dòng)機(jī)排氣噪聲占工程機(jī)械噪聲的主要部分，使用消聲器是降低發(fā)動(dòng)機(jī)排氣噪聲的-有-途徑。對(duì)于工程機(jī)械，應(yīng)用--的消聲器是抗-消聲器，因?yàn)榭?消聲器不會(huì)因發(fā)動(dòng)機(jī)排出的煙塵、油漬堵塞，便于維護(hù)。本文論述了抗-消聲器的消聲原理和評(píng)-指標(biāo)，并對(duì)抗-消聲器試驗(yàn)設(shè)備及系-組成，包括聲學(xué)測(cè)量、氣流測(cè)量、壓力測(cè)量和插入損失測(cè)量四部分，進(jìn)行了介紹。同時(shí)闡明了試驗(yàn)的原理與方法，明確插入損失測(cè)量數(shù)據(jù)來(lái)-。通過(guò)分析-種抗-消聲器的試驗(yàn)測(cè)試結(jié)果，建立了消聲器在970-2200r/min轉(zhuǎn)速下的1/3倍頻程頻譜。經(jīng)過(guò)對(duì)噪聲頻譜的分析，探尋抗-消聲器的消聲-能與結(jié)-布置、氣流的關(guān)系。在不考慮壓力損失的條件下，抗-消聲器的消聲-能與擴(kuò)張比和插入管的結(jié)-關(guān)系-為-切，插入管結(jié)-的簡(jiǎn)化方案直接影響消聲量計(jì)算結(jié)果。在膨脹腔消聲器、穿孔管消聲器、插入管消聲器經(jīng)驗(yàn)計(jì)算公式以及氣流再生噪聲的基礎(chǔ)上，本文提出適合于復(fù)雜結(jié)-抗-消聲器的消聲量計(jì)算公式。計(jì)算方法是：把-腔消聲器分成-至兩腔單-計(jì)算，-后疊加計(jì)算結(jié)果。將經(jīng)驗(yàn)公式的計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)數(shù)據(jù)作對(duì)比，-明公式在部分頻-具有足夠的正確-、-確度。利用內(nèi)燃機(jī)-火頻率計(jì)算得到的計(jì)算值，與試驗(yàn)測(cè)量得到的消聲器的插入損失值誤差在5%以內(nèi)，可以利用此頻率下的計(jì)算結(jié)果評(píng)-整個(gè)消聲器的消聲-能。通過(guò)計(jì)算，以減少消聲器設(shè)計(jì)初期的盲目-，縮短設(shè)計(jì)周期。

壓力損失：

隨著近年來(lái)汽車(chē)工業(yè)的迅速發(fā)展，伴之而來(lái)的汽車(chē)噪聲污染也成為全球-的問(wèn)題，發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣噪聲是汽車(chē)噪聲的主要聲-之-，安裝-能良-的排氣消聲器是降低排氣噪聲的有-途徑。排氣消聲器的設(shè)計(jì)水平影響著我-汽車(chē)行業(yè)汽車(chē)-的整體提升，排氣消聲器設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是研究用來(lái)評(píng)-消聲-能和空氣動(dòng)力-能的兩個(gè)-要指標(biāo)。在當(dāng)-“節(jié)能減排”、“建設(shè)環(huán)境友-型社會(huì)”的大環(huán)境下，不僅要考慮消聲-能，消聲器對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力-能的影響也有-要影響，因此，在保-消聲量滿足-定標(biāo)準(zhǔn)的-提下，使消聲器的壓力損失在符合標(biāo)準(zhǔn)的情況下盡量地降低能夠有-提高發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油經(jīng)濟(jì)-。不僅如此，消聲器相關(guān)技術(shù)的提高能擺脫我-部分消聲器只能依賴-的現(xiàn)狀，提高-產(chǎn)消聲器的-競(jìng)爭(zhēng)力，-得良-的經(jīng)濟(jì)-益和社會(huì)-益。--對(duì)于消聲器基本單元和不同入口流速下消聲器的壓力損失的變化規(guī)律進(jìn)行了相關(guān)研究，利用計(jì)算流體力學(xué)的方法，通過(guò)-期建模、網(wǎng)格劃分、求解器選擇、邊界條件設(shè)定等步驟，對(duì)消聲器基本單元(擴(kuò)張室、內(nèi)插管、穿孔管)的內(nèi)部流場(chǎng)進(jìn)行了數(shù)值模擬，研究了消聲器基本單元結(jié)-(進(jìn)出口直徑、擴(kuò)張比、內(nèi)插管長(zhǎng)度及位置、穿孔管穿孔率和穿孔孔徑)對(duì)消聲器氣流速度場(chǎng)、壓力場(chǎng)、湍動(dòng)能場(chǎng)的影響規(guī)律，探討了不同入口流速條件下消聲器消聲單元壓力損失的變化規(guī)律，為復(fù)雜結(jié)-消聲器的設(shè)計(jì)提供了-定的設(shè)計(jì)依據(jù)。其次進(jìn)行了復(fù)雜單元結(jié)-(擴(kuò)張室、內(nèi)插管、穿孔管)的復(fù)雜結(jié)-消聲器內(nèi)部流場(chǎng)的數(shù)值模擬。-后通過(guò)與臺(tái)架試驗(yàn)結(jié)果的對(duì)比驗(yàn)-了通過(guò)數(shù)值計(jì)算方法對(duì)排氣消聲器進(jìn)行壓力損失計(jì)算是有-可行的。

裝配-能：

根據(jù)企業(yè)產(chǎn)-技術(shù)研發(fā)需求，采用計(jì)算機(jī)仿真方法對(duì)消聲器的消聲-能進(jìn)行了模擬仿真，并輔以試驗(yàn)手-對(duì)設(shè)計(jì)-果進(jìn)行了驗(yàn)-評(píng)-，-終達(dá)成設(shè)計(jì)目標(biāo)，提高了消聲器-能設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確度和研發(fā)-率。分析了消聲器設(shè)計(jì)分析方法的發(fā)展現(xiàn)狀，系-闡述了消聲元件的基本消聲原理，并對(duì)消聲器的各項(xiàng)-能評(píng)-指標(biāo)進(jìn)行了詳細(xì)對(duì)比，詳述了消聲器設(shè)計(jì)過(guò)程-各基本尺寸參數(shù)的確定方法，并依此設(shè)計(jì)了輕型載貨汽車(chē)消聲器的基礎(chǔ)技術(shù)方案，方案選用抗-消聲器，內(nèi)部機(jī)-采用擴(kuò)張腔、赫姆霍茲消聲器等復(fù)合結(jié)-，主要用于消除發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系-的-低頻噪聲成分。在結(jié)-設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，應(yīng)用GT-Power軟件對(duì)消聲器-能進(jìn)行了仿真計(jì)算，得到傳遞損失、插入損失等-能參數(shù)，結(jié)合分析結(jié)果，對(duì)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行改進(jìn)-化，并-終形成滿足設(shè)計(jì)目標(biāo)的消聲器詳細(xì)設(shè)計(jì)方案;將消聲器設(shè)計(jì)方案轉(zhuǎn)化為工程圖紙，制作合格的物理樣件，對(duì)消聲器樣件總成在試驗(yàn)臺(tái)架上進(jìn)行了主要-能指標(biāo)的測(cè)試，并與模擬仿真結(jié)果結(jié)合進(jìn)行-致-對(duì)比分析。測(cè)試合格的試驗(yàn)樣件-終在整車(chē)產(chǎn)-上進(jìn)行裝配，應(yīng)用測(cè)試系-和軟件對(duì)-際裝車(chē)條件下的整車(chē)噪聲進(jìn)行測(cè)試及分析，根據(jù)測(cè)試結(jié)果，分析該消聲器在整車(chē)裝配條件下是否滿足整車(chē)相關(guān)-能設(shè)計(jì)目標(biāo)的要求。圍繞消聲器及系-的產(chǎn)--能指標(biāo)，采用了仿真分析與測(cè)試試驗(yàn)分析相結(jié)合的研究方法，設(shè)計(jì)了可滿足-際整車(chē)工程需要的消聲器產(chǎn)-，縮短了項(xiàng)目開(kāi)發(fā)周期，降低了產(chǎn)-開(kāi)發(fā)成本，達(dá)到了預(yù)期的產(chǎn)--能目標(biāo)要求。

共振式消聲器：

利用共振結(jié)-的阻抗引起聲波的反射而進(jìn)行消聲。它由小孔板和共振腔-成。主要用于消除低頻或-頻窄帶噪聲或峰值噪聲。結(jié)-簡(jiǎn)單，空氣阻力小。

擴(kuò)張式消聲器又稱膨脹式消聲器：

由各個(gè)擴(kuò)張室與連管連接起來(lái)組成。它是利用橫斷面積的擴(kuò)張、收縮引起聲波的反射與干涉來(lái)進(jìn)行消聲的。其消聲-能主要取決于擴(kuò)張室的擴(kuò)張比和長(zhǎng)度。

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