局部結(jié)構(gòu)參數(shù)對消聲元件性能影響的研究.pdf

1、隨著生活水平的不斷提升，人們對生活環(huán)境的安全性、舒適性的要求也越來越高，要求對車輛、通風設備、工程機械等生活、生產(chǎn)設施產(chǎn)生的振動噪聲進行更加嚴格的控制。作為控制噪聲污染的重要措施，消聲器可以從傳播途徑上較好的降低噪聲輻射，在各個工程領(lǐng)域得到了廣泛應用，設計具有更高性能的消聲器能更好的控制噪聲污染。復雜結(jié)構(gòu)消聲器都是由基本的消聲元件通過運用有效的設計原則合理的組合搭配而成，因此，基本消聲元件對消聲器的消聲特性具有決定性影響。所以本文以基本

2、消聲元件為研究對象，探究局部結(jié)構(gòu)參數(shù)對基本消聲元件性能的影響規(guī)律，給出提升基本消聲元件性能的一般性的設計原則，對消聲結(jié)構(gòu)設計和控制噪聲污染具有重要意義。
　　本論文是在國家自然科學基金項目51275275、山東省優(yōu)秀中青年科學家獎勵基金項目BS2010ZZ006的資助下完成的。本文以擴張腔、微穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)兩種消聲元件作為研究對象，探究了局部結(jié)構(gòu)參數(shù)對這兩種消聲元件性能的影響，得出了相應的結(jié)論和設計原則。本文主要開展了以下幾個方面

3、的研究工作:
　　第一，以擴張腔為研究對象，詳細介紹了圓柱型擴張腔的三維聲模態(tài)特性和基于三維聲模態(tài)特性的進出口管布置原則，以及基于該布置原則帶來的壓力損失大幅上升的問題。以文獻中擴張腔為基本模型，研究了擴張腔中局部壓力損失產(chǎn)生的機理。結(jié)果表明，擴張腔中局部壓力損失主要由剪切層粘性摩擦、壓縮口流速波動、氣流速度被迫改變所引起。因此，可從這三方面著手降低壓力損失，并指導擴張腔局部結(jié)構(gòu)設計。
　　第二，基于進出口管布置原則和擴張腔

4、中壓力損失產(chǎn)生機理，在提高聲學性能的前提下，詳細分析了進出口管的偏置方式、傾斜角度對擴張腔壓力損失的影響特性，并得到了進出口管最佳傾斜角度。
　　設計了多個聲學性能相同但具有不同偏置方式和傾斜方式的簡單擴張腔消聲器模型，研究了擴張比、長徑比、過渡圓弧等局部結(jié)構(gòu)參數(shù)對這些模型擴張腔壓力損失的影響規(guī)律。仿真結(jié)果表明，出口管不宜偏置。在各個結(jié)構(gòu)因素下，“傾斜且偏置進口管+傾斜出口管”模型降低壓力損失的效果最好。
　　研究了傾斜插入

5、管的長度對擴張腔綜合性能的影響。研究結(jié)果表明，傾斜插入管減弱了氣流之間的剪切摩擦，可有效降低壓力損失。但是，傾斜插入管卻極大的改變了擴張腔的聲模態(tài)激發(fā)或抑制狀態(tài)，從而改變聲學性能。該現(xiàn)象產(chǎn)生的根本原因是，膨脹口和壓縮口的空間位置是決定擴張腔聲模態(tài)的抑制或激發(fā)狀態(tài)的的關(guān)鍵，傾斜插入管改變了膨脹口或壓縮口空間位置，從而改變聲學性能。由以上分析得出基于聲模態(tài)特性的傾斜插入管的布置原則是，將插入管上的膨脹口和壓縮口布置在各階聲模態(tài)的聲壓節(jié)點交匯

6、區(qū)域，盡可能多的抑制各階聲模態(tài)。
　　第三，研究了在簡化流道模型里，背腔深度、背腔長度、穿孔率、并聯(lián)等結(jié)構(gòu)參數(shù)對微穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)聲學特性的影響?；谝陨戏治?，將不同長度的微穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)并聯(lián)得到兩種組合方案。通過仿真分析兩種組合方案在動車空調(diào)通風管道加熱段模型內(nèi)的吸聲特性，并對優(yōu)選方案進行了實驗測試。
　　測試結(jié)果表明，加熱段內(nèi)嵌微穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)起到了良好的消聲作用，降低了管內(nèi)噪聲，使得末端管口輻射噪聲降低了2.8dB(A)