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。     

计及气流的同轴穿孔管排气消声器消声性能的研究

基于传递矩阵法,推导基本传递矩阵建立数学模型,运用Matlab数学编程软件编制程序,仿真计算了轴向穿孔管消声器的插入损失随频率、结构参数变化的三维图以及气流速度和温度对消声性能影响的三维图,仿真结果表明：穿孔率、穿孔管壁厚、气流速度和温度对消声器消声性能有着重要影响,这对消声器设计及改进有着重要的指导意义。     

排气消声器传递损失的实验测量与分析

介绍消声器传递损失的测量方法,包括声波分解法、两负载法、两声源法和脉冲法。在消声器声学性能试验台上采用两负载法测量无流和有流时简单膨胀腔和直通穿孔管消声器的传递损失。测量结果表明：穿孔率对穿孔管消声器低频消声性能影响较小,对中高频消声性能影响较大,增加穿孔率能够拓宽穿孔管消声器的有效消声频率范围;气流对直通穿孔管消声器的声学性能有一定影响,穿孔率越低影响越大,随着流速的增加,低频段传递损失变化不大,高频段的传递损失显著增加。     

国五标准柴油机排气系统声学性能研究与设计

针对满足国家第五阶段排放标准的排气系统,设计具有良好消声性能的消声结构。首先通过实验分析的方法研究发动机排气声源特性,发现与发动机点火频率相关的低频阶次噪声在排气噪声中占主导地位。然后基于平面波理论计算催化转化器传递损失,通过GT-Power声学仿真与阻抗管传递损失测试进行验证,分析出载体在中高频具有良好的消声性能,这种性能可以使其代替吸声棉对排气中的高频气流噪声产生很好抑制效果。基于发动机声源特性以及催化器的声学性能,设计出针对低频噪声的消声器方案,并针对长尾管的声模态共振问题,在尾管中添加穿孔管消声器,降低特定转速下的模态噪声。实验表明设计方案达到预期的消声效果,且与相同型号发动机的国四标准排气系统对比具有更低的排气背压,可提升发动机效率与燃油经济性。     

进气系统微穿孔管消声器设计与优化

针对某车型进气系统在高转速时的宽频带进气噪声问题,提出了一种多腔微穿孔管消声器结构。根据传递矩阵法,建立了有流条件下多腔微穿孔管消声器传递损失计算模型;针对研究车型进气口噪声的频谱特性,采用多种群遗传算法对多腔微穿孔管消声器的结构参数进行优化设计,通过阻抗管台架和实车测试验证了消声器消声效果。结果表明,优化的多腔微穿孔管消声器能够有效拓宽降噪频带,消声器传递损失预测结果与实验测试结果一致,验证了所提出的传递损失计算模型的准确性及优化算法的有效性;在实车进气系统中采用该微穿孔管消声器后,进气噪声在600~1800 Hz中高宽频段以及200~400 Hz低频段均有明显降低,证实了所提出的多腔微穿孔管消声器的实际宽频消声特性。     

双层分流对冲穿孔管结构消声特性研究

发动机排气系统中的噪声特性为高频、宽频带，以及排气气流作用下产生的再生噪声，传统的消声结构不能有效地解决该噪声问题。因此，提出通过将锥形分流单元与双层穿孔管相结合的消声方法。首先通过一个锥形分流单元对进入消声器的气流进行分流，分流后的气流在第一层穿孔管外腔得到充分的减速，再经过第一层穿孔管进行初次消声，然后通过第二层穿孔管进行二次消声，最后通过第二层穿孔管上的小孔进入到对冲腔，使气流在对冲腔发生对冲，气流在对冲的过程中速度逐渐降低，再生噪声减小消声效果增强。通过对双层穿孔管结构的传递损失进行推导，分析结构参数对消声性能的影响，得到传递损失的影响因素与变化特性，并进行实验验证。实验结果表明：提出的消声方法能够在高频入射声波的情况下维持较高的传递损失和较宽的消声频带。     

穿孔管与超材料薄膜耦合的消声结构的设计及性能研究

用于消减宽频带低频噪声的消声器的结构尺寸较大,且消声性能较差。因此,利用穿孔管的宽带消声特性和膜结构对低频噪声良好的消声性能,设计了穿孔管与超材料薄膜耦合的消声结构。分析了消声结构的消声机理,仿真分析了消声结构参数对消声性能的影响。结果表明：主管道内声波与消声结构谐振系统的耦合强度越大,薄膜的振动越剧烈,反射回上游管道的声波越强,则传入下游管道的声波越弱;消声结构传递损失峰值所对应的频率与超材料薄膜的第1阶共振频率基本一致。设计了螺旋形消声结构,对其消声性能进行仿真和实验测试,结果表明仿真结果与实验结果吻合较好。研究结果可为宽频带低频噪声的控制提供有益参考。     

隔膜抽气泵用复合微穿孔管消声器优化设计

针对某隔膜抽气泵的排气噪声频谱特性,提出了一种高效宽频的串并联复合微穿孔管消声器。推导了复合微穿孔管消声器传递损失的数值计算模型,并基于此模型利用Isight软件集成Actran和Matlab软件,采用多种群遗传算法对复合微穿孔管消声器的平均传递损失进行优化,来扩宽消声频带提高消声性能。对优化的消声器进行试验测试,结果表明,采用优化后的串并联复合微穿孔管消声器,其隔膜抽气泵排气噪声在全频段内都有明显下降,总声压级下降10 dB（A）,在最关心的1 000～5 000 Hz频段内,消声量最高达到了22 dB（A）。试验研究证明,所提出的复合微穿孔管消声器及其优化设计程序为控制宽频带噪声提供了一种高效可行的方法。     

声学与CFD分析用于小型挖掘机的噪声控制

针对某小型挖掘机辐射噪声较大的现状,应用频谱分析方法,识别主噪声源为发动机排气噪声。对原消声器进行了三维声场与流场分析,结果表明对100 Hz~160 Hz频段消声量明显不足。对三管迷路消声器进行了参数优化,分析了穿孔率、穿孔孔径、中间管管径及进气管插入深度等对传递损失的影响,穿孔率与穿孔孔径对传递损失影响不大,中间管管径越小、插入深度越大,中低频消声效果越好。实测结果表明,优化后消声器中低频消声量明显提高,与分析结果非常吻合,机外辐射噪声降低了3.1 d B(A)之多,且背压降低达86.1%。     

空压机排气放空复合消声器设计与性能分析

为降低空压机的高压排气放空气流噪声,给出了节流降压板、片式消声通道及小孔喷注层的消声性能经验公式计算方法,设计了一款适用于排气放空气流的复合消声器。在Virtual. Lab中建立了复合消声器的声学有限元模型,开展了消声器的传递损失性能分析。仿真结果表明:声学有限元仿真与经验公式计算的传递损失结果较为接近;所设计的高压排气放空复合消声器在20 Hz~3 000 Hz宽频段内具有理想的消声效果,平均消声量可达57 dB。     

多腔穿孔管消声器传递损失参数灵敏度分析

传递损失作为穿孔管消声器声学性能的评价指标,可以采用有限元法计算。文章提出数值联合仿真方法计算其传递损失,并与试验结果进行对比验证。进而采用该方法结合正交实验法研究多腔穿孔管消声器传递损失参数灵敏度。研究结果表明,数值联合仿真方法可以准确计算穿孔管消声器传递损失,比传统方法节省2/3的时间。在中频段,进出口管半径、扩张腔半径和第一腔结构参数对多腔穿孔管消声器传递损失影响明显。     

组合式穿孔管消声器声学仿真

运用声学有限元法,对三种组合结构的穿孔管消声器进行声学仿真计算,对比分析不同穿孔率对上述消声器声学性能的影响。并对某大型穿孔管消声器的整体声学性能进行仿真计算,结果表明其1000HZ以下中低频段的消声效果不佳,为后续改进工作提供某些依据。     

薄膜型声学超材料的管道消声特性研究

针对管道低频流噪声难于有效控制的弊端,设计了一种薄膜型声学超材料及其性能测试装置,根据声波传递理论计算了管道内薄膜在声压作用下的振动特性。利用COMSOL软件的声固耦合模块研究了薄膜的消声特性,并进行了对比试验。结果表明:薄膜在低频范围内有较好的消声性能,薄膜的共振频率即为其消声工作频率;薄膜的振幅越大,传递损失值越高,最高达54 dB;薄膜参数的变化对超材料的消声性能有调节作用,通过改变施加在薄膜上的预应力和薄膜厚度,分别实现了传递损失峰值频率偏移120 Hz与110 Hz;通过改变附着质量块大小,实现了100 Hz及以下超低频消声。相关研究为主动声学超材料以及紧凑型管道消声器的设计提供了依据。     

消声器气流再生噪声测试技术研究

摘 要：基于双传声器传递函数法,发展了一种采用传声器间距组合的消声器气流再生噪声测量方法。通过对三种取样管声场和流场分析,重点比较了其导流透声效果,分析表明选取的取样管能真实反映主管道内的声压,且导流透声结构对主管道内声场和流场的影响较小。在无气流条件下,试验验证了声场仿真计算的结果。在设计的试验台上对一穿孔管消声器测试表明：研究的测量方法以及研制的试验台能够较准确的测试消声器在不同气流速度下的气流再生噪声。     

不同参数下多级降压疏水调节阀消声分析

多级降压套筒疏水调节阀的节流内件为穿孔套筒,可兼备消声和流量调节两种功能。针对多级降压疏水调节阀噪声过大的问题,基于对冲孔结构消声传递损失理论,对套筒孔径、套筒壁厚及套筒间隙等内件参数不同的疏水调节阀进行传递损失数值模拟计算,对比分析不同套筒孔径、不同套筒壁厚及不同套筒间隙对疏水调节阀消声效果的影响。研究结果表明:套筒孔径对消声性能影响较小,平均传递损失最大相差1.4 dB;在消声频率段范围内,套筒壁厚对消声性能有明显影响,平均传递损失最大相差3.8 dB;而套筒间隙对消声性能影响主要体现在消声频率超过3 000Hz之后,平均传递损失最大相差3 d B。有关结论可为多级降压疏水阀内件降噪优化提供依据。     

压缩机吸气消声器气动噪声辐射特性研究

以某变频压缩机吸气消声器为研究对象,在不同压缩机转速下,研究消声器内流场气动噪声辐射特性。通过仿真分析消声器内部流场和声场,采用FW-H声学模型计算其声场参数,获得噪声源数据,计算气动噪声辐射特性,并与整机测试结果进行对比分析。结果表明,吸气消声器噪声源强度从入口至出口沿气流方向逐渐增大,主要噪声源位于出口附近;随转速增加,噪声源强度逐渐增大;出口和入口的声压级都随转速上升而增大,且声压级的最大值所在频段随转速上升逐渐向高频移动;相同转速下,出口处的声压级高于入口处;消声器气动噪声表现为一种宽频噪声,主要集中于400 Hz至6 000 Hz频段内,吸气消声器气动噪声对压缩机整机噪声影响较大。