消音元件声学分析
- 格式:doc
- 大小:860.00 KB
- 文档页数:16
声波消音器原理
声波消音器是一种利用声学原理来减弱噪声的装置。
其主要原理是采用特定的材料和结构,将噪音产生的声波转换为热能、电能等其他形式的能量,从而减小噪音的传播和影响。
声波消音器的原理可以分为两个方面,即声学原理和物理原理。
从声学原理角度看,声波消音器通过使用吸声材料和消音结构来衰减声波传播,减少噪音。
吸声材料一般是一些多孔材料,具有较好的吸声效果。
消音结构则是通过改变声波传播的路径、相位、幅度等方式来使噪音减少。
这些结构包括声学障板、细小的孔洞、反射面等。
从物理原理角度看,声波消音器是利用材料或器件的损耗特性来把声波转化为其他形式的能量,从而抑制声波的传播。
比如,一些材料会在声波通过时发生摩擦,产生热能或其他形式能量,从而使声波的能量被转化为其他形式的能量,实现声波的消除。
磁性材料也可以作为声波消音器的一种,通过跨越两端的磁场来制造声波的相互消除,从而减小噪音的传递。
总之,声波消音器的原理是基于声学与物理原理相结合的,使用特定的吸声材料与消音结构,通过材料或器件的损耗特性来把声波转化为其他形式的能量,实现了对噪声的消除和减少。
声波消音器的应用领
域越来越广泛,已经成为声学工程、环保、航空等领域中不可或缺的重要技术手段。
小孔消音器原理
小孔消音器是一种常用的声学器件,它的主要原理是利用小孔的特殊结构来降低噪声和消除共振现象。
在小孔消音器中,声波经过进气管道进入小孔。
当声波通过小孔时,由于小孔的几何结构,声波会发生折射、散射和反射等现象,最终形成一种复杂的声场分布。
这种声场分布会导致声波的能量在不同方向上发生耗散和消散,从而降低噪声强度和消除共振。
具体来说,小孔消音器的原理包括以下几个方面:
1. 折射现象:声波经过小孔时,由于小孔的形状和大小不同,
会导致声波的传播方向发生变化,使声波的能量在不同的方向上分散,从而减少噪声强度。
2. 散射现象:声波在经过小孔时,会受到小孔表面结构的散射
作用,使声波在各个方向上发生反射和散射,从而使声波能量在不同的方向上分散,达到消音的效果。
3. 反射现象:小孔消音器的内部通常会设置多个小孔,这些小
孔之间形成的空间会导致声波在不断反射和散射,从而达到消音和消除共振的效果。
总之,小孔消音器利用小孔的特殊结构,通过折射、散射和反射等现象来分散和消散声波的能量,从而达到降低噪声和消除共振的效果。
- 1 -。
消音器工作原理
消音器是一种用于降低噪音的装置,其工作原理基于声学原理和流体力学原理。
主要通过多种设计结构和材料以及减震技术,实现对排气系统中噪音的吸收、消散和反射。
首先,消音器内部包含一系列阻尼材料,如玻璃棉、陶瓷纤维、金属纤维等,这些材料能够有效地吸收声波的能量。
当排气气体进入消音器时,其与阻尼材料接触并发生碰撞,声能会转化为热能,从而减少噪音的传播。
其次,消音器中的构造设计也能够起到减少噪音的作用。
消音器通常采用迂曲的管道和蜂窝状的结构,这种设计能够增大气体流动的面积和距离,减缓气体的速度并增加气体的流向变化,从而降低噪音的强度。
此外,消音器中还包含了一系列的反射和干扰结构。
例如,消音器内部可能会设置一些隔板或者切割结构,这些结构能够改变气流的传播和声波的传导路径,从而减弱噪音的传播。
总体来说,消音器通过阻尼材料的吸收、结构的减震和气体的反射等方式来减少噪音的产生和传播,从而达到降低噪音水平的目的。
不同类型的消音器在结构和材料上的不同设计,使其具有不同的消音效果和适用范围。
消音器的工作原理消音器,又称为减震器或消声器,是一种用于减少机械设备噪音的装置。
它被广泛应用于汽车、摩托车、工业机械等领域,以降低发动机和机械设备产生的噪音。
消音器的工作原理主要是通过声学原理和流体力学原理来实现的。
本文将详细介绍消音器的工作原理,以及其在不同领域的应用。
消音器的声学原理。
消音器的声学原理主要是利用声波的反射、吸收和干涉来降低噪音。
当发动机或机械设备运转时,会产生大量的声波,这些声波会通过排气管或其他通道传播到外部环境中,导致噪音污染。
消音器内部通常包含多个隔音材料,如玻璃纤维、陶瓷纤维、金属纤维等,这些材料可以有效地吸收声波,减少声波的传播。
此外,消音器内部的结构设计也可以利用声波的反射和干涉来降低噪音。
通过合理设计消音器的内部结构,可以使声波发生干涉消除或减弱,从而达到降低噪音的效果。
消音器的流体力学原理。
除了声学原理,消音器的工作原理还涉及流体力学。
在汽车或工业机械中,排气气流是产生噪音的主要来源之一。
消音器通过改变排气气流的流动方式来降低噪音。
消音器内部通常包含多个隔板和膨胀腔,这些结构可以改变气流的流速和流向,从而减少气流产生的噪音。
此外,消音器内部还可以设置消声器,如消声棉、消声波纹等,这些结构可以有效地减少气流产生的噪音。
通过合理设计消音器的内部结构和选用合适的消声材料,可以实现对气流噪音的有效控制。
消音器在汽车领域的应用。
在汽车领域,消音器被广泛应用于汽车的排气系统中。
汽车发动机在运转时会产生大量的噪音,为了降低这些噪音对驾驶员和行人的影响,汽车排气系统通常会设置消音器。
消音器通过吸收和干涉声波,以及控制排气气流,来降低发动机产生的噪音。
除了降低噪音,消音器还可以改善排气系统的排放性能,减少有害气体的排放。
消音器在工业机械领域的应用。
在工业机械领域,消音器也扮演着重要的角色。
工业机械在运转时会产生各种噪音,影响生产现场的工作环境和员工的健康。
因此,工业机械通常会设置消音器来降低噪音。
汽车消声器的声学性能分析与结构优化摘要:随着我国社会的不断发展,汽车制造行业的生产制造水平也得到了显著提升,汽车消声器的应用不仅能够提高汽车的使用质量,还能够为提升汽车行业的发展速度奠定良好基础,所以应该对汽车消声器的声学性能进行全面的分析,并且明确其结构优化措施。
基于此,本文则通过分析相关测试数据,探究其结构优化策略。
关键词:汽车消声器;声学性能;结构优化引言:通过调查研究分析发现,交通噪声对于整个环境的噪声影响相对较大,并且对于人体健康也造成了严重的威胁,所以必须要对交通噪声问题给予高度的关注。
利用汽车消声器,不仅能够降低汽车的噪声,还能够改善整体的生活环境。
同时汽车消声器的经济成本相对较低,并且在安装的过程中较为便捷,所以应该对其声学性能进行全面的分析,并且要对其使用结构进行相应的优化,进而保证汽车消声器的应用效果得到显著的提升,为改善我国城市环境以及维护人们身体健康奠定良好的基础。
一、汽车消声器的声学性能分析目前要想明确汽车消声器的结构优化措施,要对其声学性能进行全面的分析。
通过对某品牌的汽车消声器进行相应的分析,发现其在实际使用过程中必须要对其结构进行全面的优化,才能够满足噪声的排放标准,因此应该利用数学模型的方式,对声学性能进行相应的仿真模拟,进而对其使用效果进行深入的研究。
在进行声学性能仿真模拟分析之前,首先要进行声学网格的划分,其仿真模拟模型中主要含有穿孔结构,所以需要使用声学网格的划分,对其穿孔结构进行全面的分析。
在本次实验探究过程中使用了六面体网格划分的方式,进而可以使其整体的计算速度得到显著提升,同时通过不断减少网格的数目,还能够使穿孔部分进行全面的细化,进而能够获得更多准确的数据以及质量相对较高的六面体网格。
在进行声学仿真的过程中,还应该对其网格单元数量进行全面的控制,一般同一个声波波长内需要包含六个网格单元,进而满足其计算的数据需求。
为了保证计算结果的精确度,需要对上限频率进行全面的控制,并且要明确边界条件的设置过程。
48机械设计与制造Machinery Design&Manufacture第4期2021年4月汽车消声器的声学性能分析与结构优化顾倩霞,左言言,赵海卫,宋文兵(江苏大学振动噪声研究所,江苏镇江212013)摘要:针对某三缸发动机排气嗓声超出目标限值,将声学性能作为评价指标,利用b声学有限元樸块对排气消声器的声学性能进行仿真分析,对比传递损失试验结果对该声学软件的仿真精度作出评价:b软件在整个频段与试验值较为接近,能准确的反映消声器的声学性能。
根据原排气消声器的传递损失分析结果,提出亥姆霍兹共振腔结构及阻抗复合型结构等参数设计的前后端消声器优化方案。
最终对优化后的排气消声器进行尾管嗓声试验,确认排气噪声达标。
关键词:排气消声器;仿真分析;传递损失;尾管噪声中图分类号:TH16;TB535.2文献标识码:A文章编号:1001-3997(2021 )04-0048-05Acoustic Performance Analysis and Optimized Design of Vehicle MufflerGU Qian-xia, ZUO Yan-yan, ZHAO Hai-wei, SONG Wen-bing(Institute of Noise and Vibration of Jiangsu University,Jiangsu Zhenjiang212013, China)Abstract:Base on a three-cylinder engine exhaust noise exceeding target limit y according to the evaluation index of acoustic performance y the analysis of acoustic performance was conducted in acoustic FEM module o f software VirtuaL Comparing the transmission loss test results to evaluate the simulation accuracy of the acoustic software:the simulation results〇/*b software were close to the experimental value on entire frequency band and accurately reflection on the acoustic performanceof the muffler.The simulalion results are compared with the test results to confirm the simulation accuracy.According to the analysis results of the transmission loss of the original exhaust muffler^optimization solutions for front and rear mufflers designed with parameters such as Helmholtz resonator and impedance compound structure was proposed for the frequencyband with poor muffling effect.Finally,the tail pipe noise test was performed on the optimized exhaust muffler to confirm thatthe exhaust noise reached the standard.Key Words:Exhaust Muffler;Simulation Analysis;Transmission Loss;Tailpipe Noisel引言2原排气消声器测试数据分析据国外有关资料统计,交通噪声占整个环境噪声比例达到75%,是目前影响城市环境和人体健康的主要噪声来源。
消音器的消音原理
消音器是一种将噪音减弱或消除的装置。
其原理主要涉及声学学科中的声波传播和干涉现象。
具体而言,消音器通过利用声学材料的吸音、反射和散射特性,以及通道结构的设计,实现对噪音的控制和消减。
在消音器中,声音由进入的管道或空气中产生,随后通过内部的隔板、吸音材料和反射板等结构进行处理。
首先,吸音材料负责吸收声波的能量。
这些材料通常是多孔且吸音性能良好的泡沫塑料、纤维织物等,可以将声波的能量转化为热能,并有效减小声音的强度。
其次,消音器中的隔板和内部结构具有反射和干涉的作用。
声波在这些结构中反射和散射,产生多次反射和干涉效应,从而使声波的能量分散和减弱。
特殊的管道设计可以增加声波发生反射和干涉的机会,进一步提高消音效果。
最后,消音器的设计还包括合理的通道长度和直径。
适当的通道长度可以使声波在管道中传播的时间延长,从而增加了声波与吸音材料、隔板等结构的接触面积,提高了声音的吸收效果。
此外,通道的直径也会对声波的传播和消减产生一定的影响,不同直径的通道可以产生不同的声学效果。
总之,消音器通过吸音材料的吸收、结构的反射和干涉,以及通道的设计来实现对噪音的控制和消减。
通过合理的设计和选择材料,可以有效地减少噪音对周围环境和人体的影响。
消音器为什么能消音什么工作原理内部结构怎样消音器是一种用于降低噪音的装置,它可以有效减少机械设备或引擎排气过程中产生的噪音。
消音器通常用于汽车、发电机、工业机械等设备中,以减少噪音对环境和人体的影响。
消音器的工作原理是通过吸声、反射、扩散等方式来消除或减弱噪音。
消音器的内部结构一般包括进气口、腔体、异型腔室、吸音材料、管道等部分。
下面将详细介绍消音器的工作原理和内部结构。
1.工作原理:消音器的工作原理是利用声学原理来减少噪音的传播。
当噪音进入消音器时,由于消音器内部的结构和材料的设计,会发生以下几个过程:(1)吸声:消音器内部一般填充有吸音材料,如蓬松的纤维材料、玻璃纤维、陶瓷纤维等。
这些吸音材料可以吸收声波的能量,并将其转化为热能,从而减少噪音的传播。
吸音材料的选择和布置对消音效果有很大影响。
(2)扩散:消音器内部的异型腔室、腔体、管道等结构可以使声波发生多次反射和折射,从而扩散声波的传播方向。
通过利用多次反射和折射,声波的能量会逐渐减弱,噪音也会逐渐消失。
(3)反射:消音器的内部结构和材料的设计可以使声波发生反射,从而改变其传播方向。
通过合理布置反射板、腔体、管道等结构,可以将噪音反射回源头或改变传播路径,从而减少噪音的干扰。
2.内部结构:消音器的内部结构通常由进气口、腔体、异型腔室、吸音材料、管道等部分组成。
具体结构如下:(1)进气口:消音器的进气口用于引导噪音进入消音器内部。
进气口一般设计成合适尺寸的开口,以保证噪音能够顺利进入消音器。
(2)腔体:腔体是消音器内部的一个封闭空间,用于容纳吸音材料和构成其它部分的结构。
腔体的形状和大小通常根据噪音频率和行为特征进行优化设计,以提高消音效果。
(3)异型腔室:异型腔室是指消音器内部设置的具有一定形状的腔室,可通过变化形状、大小和位置来实现声波的多次反射和折射。
异型腔室的设计是消音器内部结构的关键之一,其合理的布置可以改变声波传播方向,减少噪音的传播,并提高消音效果。
消音器工作原理消音器,也称为减噪器,是一种用于减少噪音的装置。
它广泛应用于汽车、发电机、工业设备等领域,有效地减少了噪音对人们的干扰。
那么,消音器是如何工作的呢?接下来,我们将详细介绍消音器的工作原理。
首先,消音器的工作原理基于声学原理。
当发动机或机械设备运转时,会产生机械振动,这些振动通过空气传播出去,形成噪音。
消音器的作用就是利用其内部的声学结构,将噪音进行吸收、反射、干扰或隔离,从而减少噪音的传播。
消音器内部通常包含有吸音材料,如陶瓷纤维、玻璃纤维、岩棉等。
这些吸音材料能够吸收噪音的能量,将其转化为微弱的热能,从而减少噪音的传播。
此外,消音器还采用了反射板、隔音屏等结构,通过反射和干扰的方式,使噪音产生相互干涉,从而减弱噪音的强度。
除了吸音和反射外,消音器还利用了共振和隔离的原理。
在消音器的内部结构中,通常会设置共振腔,通过共振效应来消除特定频率的噪音。
同时,消音器还会采用隔音材料,如橡胶、泡沫塑料等,来隔离噪音的传播路径,从而减少噪音的扩散。
总的来说,消音器的工作原理是多种声学原理的综合作用。
通过吸音、反射、共振和隔离等方式,消音器能够有效地减少噪音的传播,保障人们的健康和生活质量。
在汽车上,消音器被安装在排气管上,主要用于减少发动机排气产生的噪音。
在发电机和工业设备上,消音器则被安装在排气口或进气口上,用于减少设备运转时产生的噪音。
无论是在汽车、发电机还是工业设备中,消音器都发挥着重要的作用,保障了环境和人们的生活质量。
总的来说,消音器是一种利用声学原理来减少噪音传播的装置。
通过吸音、反射、共振和隔离等多种方式,消音器能够有效地减少机械设备产生的噪音,保障人们的健康和生活质量。
希望本文能够帮助您更好地理解消音器的工作原理。
消音器检测报告1. 引言本文档旨在对消音器进行全面的测试和检测,并提供详尽的报告。
消音器是一种用于降低噪音的装置,常用于汽车、机械设备和工业设施等领域。
通过进行消音器的检测,可以评估其性能和效果,确保其满足相关的噪音控制要求。
2. 测试目的本次测试的目的是评估消音器的性能和效果,主要包括以下几个方面:•声学性能:测量消音器的声学特性,如声压级、频率响应和声学阻抗等。
•噪音减排效果:通过比对有消音器和无消音器的噪音水平,评估消音器对噪音的减排效果。
•耐久性能:测试消音器在长时间使用下的可靠性和耐久性。
3. 实验设备本次测试所用的实验设备如下:•声压级计:用于测量噪音水平和声压级。
•频谱分析仪:用于分析噪音的频率成分和频率响应。
•声学阻抗测量仪:用于测量消音器的声学阻抗。
•消音器:待测试的消音器样品。
4. 测试步骤4.1 声学性能测试1.将消音器安装到测试设备上,并设置合适的工作条件。
2.使用声压级计测量消音器在不同频率下的声压级。
3.使用频谱分析仪对消音器的频率响应进行测试和分析。
4.使用声学阻抗测量仪测量消音器的声学阻抗特性。
4.2 噪音减排效果测试1.将消音器安装在噪音源附近,并记录噪音水平。
2.移除消音器,并重新记录噪音水平。
3.比较有消音器和无消音器条件下的噪音水平,计算消音器的噪音减排效果。
4.3 耐久性能测试1.将消音器长时间安装在测试设备上,并设置持续工作条件。
2.定期记录消音器的工作状态及性能。
3.持续测试一段时间后,评估消音器的耐久性和可靠性。
5. 测试结果与分析5.1 声学性能测试结果通过声压级计、频谱分析仪和声学阻抗测量仪进行测试,得到了消音器在不同频率下的声压级、频率响应和声学阻抗特性。
具体结果如下:频率(Hz)声压级(dB)频率响应(dB)声学阻抗(Ohm)100 80 0 50500 85 -2 601000 90 -1 705000 75 -3 40声压级和频率响应结果表明,消音器在不同频率下能有效降低噪音水平,且频率响应平坦。
第三章消音元件声学分析第一节声学元件的分类进气系统和排气系统可以看成是由一些管道和声学原件(或者叫消音元件)组成的系统。
消音元件包括扩张消音器、赫尔姆兹消音器、四分之一波长管等。
在进气系统中,扩张消音器同时也是空气过滤器。
这些元件将使得一些频率的声波通过,同时也阻止了另一些频率的声波传递,这样就起到了消音的效果。
这节将介绍这些消音元件的声学特性。
消音器分为被动消音器、主动消音器和半主动消音器。
在被动消音器里,声能或者被反射或者被吸收,从而达到消音目的。
在主动消音器内,安装了一套电子控制系统并产生一个与声源声波幅值相等而相位相反的次声波,这样两个波相互抵消从而达到消音效果。
而在半主动消音器内则是安装一套被动控制装置,当空气流动状况改变时,消音器的消音效果由气流来调节。
在汽车进排气系统中,绝大多数是被动消音器。
半主动消音器有些应用,如排气系统中的双模态消音器。
主动消音器由於成本太高,在进排气系统中用得很少。
本节只介绍被动消音器的声学性能。
主动与半主动消音器将在第二十五章“汽车主动与半主动噪声与振动控制”中介绍。
被动消音器又可以分为抗性消音器和阻性消音器。
抗性消音器主要包括扩张消音器和旁支管消音器,如赫尔姆兹消音器、四分之一波长管。
抗性消音器的原理是声波经过消音器时,声阻抗发生变化,一部分声能被反射回声源,这样传递声能减少。
抗性消音器对降低单频,特别是低频噪声特别有效,传递损失很大。
在高温和不干净的空气流中,使用抗性消音器比较理想。
阻性消音器是在内部安装了一些吸声材料,当声波通过消音器时,一部分声能被吸收,从而达到消音效果。
在进气系统中,基本上只使用抗性消音器。
在排气系统中也主要使用抗性消音器,有的汽车也采用阻性消音器。
而这些阻性消音器也往往是与抗性消音器做成一体而成为混合消音器。
第二节消音元件的设计要求消音元件的首要目的是消除噪声,因此要满足声学要求。
气体在进排气系统中运动,又必须满足空气流动的要求。
另外还有材料、安装空间等方面的要求。
下面较详细地列出了这些要求:第一,声学要求。
消音元件的目的就是减少声能的传递。
前一节已经详细地介绍了消音元件的评价指标,如传递损失、噪声降低量和插入损失。
在评价单个消音元件的消音效果时,通常用传递损失,因为传递损失只与自身结构有关而与声源和出声口的声学特性没有关系。
第二,空气流动要求。
空气流过消音元件时,会受到阻力,这样消音元件中的流体压力会上升。
如果消音元件两边的压力差太大,气流流通的阻力会增加。
这样带来两个坏处,一是能量损耗增加,二是在气体流速过高的时候,摩擦引起的噪声会很大。
在开发一部汽车时,进气系统和排气系统的功率损失都会被限定在一定范围内。
如果这两个系统的能量损失太大,那么发动机的功率就会大幅度下降。
第三,机械和材料方面的要求。
气流和温度等因素对材料性能是一个考验。
比如排气系统中温度很高,材料在这样的高温气体环境中很容易腐蚀。
又比如,管道和消音元件都是薄板材料制造的,在机械振动和气流冲击下,很容易辐射噪声,结构设计(包括材料)必须满足一定的刚度和强度要求。
第四,成本的要求。
在汽车进排气消音应用中,成本的因素有时是决定的。
有些很好的消音技术或者消音器因为成本太高而不被采用。
比如排气消音器中,双模态消音器对发动机高转速时消音和减少功率损失都有好处,但是可能成本过高而不被采用。
第五,安装空间的限制。
要达到良好的消音效果,消音器的容积应该越大越好,但是进排气系统能够安装的空间都非常有限。
所以往往是在限定的空间内来设计消音元件。
第三节 扩张消音器扩张消音器是由一个主要腔室和两边与之相连接的管道组成,如图3.1 18所示。
进气管道的截面积1S 和出气管道的截面积3S比扩张腔室的截面积2S 要小些。
由于截面积的变化,声阻抗就变化,因此扩张消音器是一种抗性消音器。
入射波到达扩张室后,一部分能量被反射回进气管,从而消耗声能。
在消音器里面并没有能量损耗。
图3.1 扩张消音器示意图声波在进气管道中前进,当到达与扩张室的交界处时,一部分被发射回来,形成反射波;一部分进入扩张室。
气体的声阻抗率为c ρ。
入射声波和反射声波的声压和速度分别如下: 进气管中入射波声压:)(kx t j i i e P p -=ω (3.1) 进气管中入射波速度:cp u i i ρ=(3.2) 进气管中反射波声压:)(kx t j r r e P p +=ω(3.3)进气管中反射波速度:c p u r r ρ= (3.4)声波进入扩张室后,同样,一部分入射波被反射回来,而剩下的被透射到出气管道中继续传播。
扩张室内的入射波和反射波的声压和速度分别为: 扩张室内入射波声压:)(22kx t j i i e P p -=ω (3.5) 扩张室内入射波速度:cp u i i ρ22=(3.6) 扩张室内反射波声压:)(22kx t j r r e P p -=ω(3.7)=x L x =扩张室内反射波速度:c p u r r ρ22= (3.8)透射波在出气管道中的声压和速度分别为: 出气管中透射波声压:)(kx t j t t e P p -=ω (3.9) 出气管中透射波速度:cp u t t ρ=(3.10)在0=x 处,压力和体积速度满足以下条件:r i r i p p p p 22+=+(3.11) )()(2221r i r i u u S u u S -=-(3.12)将公式(3.2)(3.4)(3.6)(3.8)代入到公式(3.12)中,然后与公式(3.11)相除得到下面的式子:)()(222221r i ri r i r i P P S P P P P S P P -+=-+(3.13)在L x =处,压力和体积速度满足以下条件:tr i p p p =+22(3.14) tr i u S u u S 3222)(=-(3.15)将公式(3.6)(3.8)(3.10)代入到公式(3.15)中,然后与公式(3.14)相除得到下面的式子:322221)(S e P e P S e P e P L j r L j i L j r L j i =-+--ωωωω(3.16)将公式(3.13)和(3.16)进行整理并简化后,就得到传递功率系数为:kLS S S S S S kL S S S S T w 23122223121331sin )(cos )(24++++= (3.17)在进排气系统中,扩张管道两边的进气管和出气管的截面积通常是相同的,即31S S =。
於是功率传递系数简化为:kLS S S ST w 221221sin )(4111-+=(3.18)所以,扩张消音器的传递损失为:)2sin )1(411(log 101log 10221010λπLm m T TL W -+==(3.19)式中,12S S m =,称为扩张比。
对园管道来说,22d D m =。
D 和d 分别是扩张腔的直径和管道的直径。
从公式(3.19)知道,扩张消音器的传递损失取决于扩张比和扩张腔室的长度,同时也是波长(或者频率)的函数。
下面就来分析这扩张比和扩张室长度对传递损失的影响。
1.扩张比对传递损失的影响 首先固定扩张器的长度L ,来观察扩张比对传递损失的影响。
假设L=30cm ,图3.2给出了传递损失随著m 值变化的曲线。
图3.2 扩张比对传递损失的影响公式(3.19)和图3.2都表明,当扩张比m 增加的时候,传递损失就增加。
由於12S S m =,所以增加扩张比的途径有两条,要么是增加扩张器的截面积2S ,要么是减小管道的截面积1S 。
但是增加扩张器的截面积或者减小管道的截面积都是有限制的。
在进排气系统中,增加扩张器的截面积往往受到安装空间的限制,而减小管道的截面积却会影响到气流流通。
当截面积过小时,如果气流的速度太快,则会引起管道壁上很高的摩擦噪声。
在选择进气管道时,有时会用到扩张管道,如图3.3所示。
这种管道既可以减小进口的截面积以便增加传递损失,同时也不至於使气流受阻太大以便减小功率损失。
图3.3 扩张管道2.扩张器长度对传递损失的影响 固定扩张比m ,来观察扩张器长度L 对传递损失的影响。
图3.4表示当扩张比m=10时,不同长度下(15cm ,20cm 和30cm)的传递损失。
图3.4 扩张器长度对传递损失的影响公式(3.19)和图3.4表明,当扩张器的长度变化时,传递损失的幅值不变,但是其最大值和最小值对应的频率却变了。
从公式(3.19)知道,⎪⎭⎫ ⎝⎛λπL 2sin 2的最大值是1,所以传递损失的最大值只是扩张比的函数。
当扩张比固定了,传递损失的最大值也就固定了。
当12sin±=λπL,即2)12(2πλπ-=n L时,传递损失最大。
这时的扩张管长度与波长的关系为:λ412-=n L (3.20)即当扩张管的长度L 为,4/5,4/3,4/λλλ时,传递损失达到最大。
对应的频率称为中心频率,c f ,表达如下:Lc n f c 412-=(3.21)公式(3.21)表明当扩张器的长度增加时,最大值的中心频率是减小的。
图3.4也表明了这种趋势。
图还表明当长度增加时,传递损失的带宽却减小。
当02sin=λπL时,即ππ)1(2-=n L时,传递损失等於零。
对于这样的频率声波,其入射波穿过扩张器而全部透射。
这时扩张管的长度为λ21-=n L (3.22)即当扩张管的长度为,2/3,,2/λλλ时,扩张管的传递损失为零,而声波全部透过。
对应的频率称为全透射频率,t f ,表达为:Lc n f t 21-=(3.23)公式(3.23)表明当长度增加时,其全透射频率减小。
因此调整扩张器长度可以达到所希望中心频率、透射频率和传递损失的带宽。
第四节 旁支消音器旁支消音器是将消音器接在进排气主管上,如图3.5所示。
当声波传到旁支消音器后,一部分入射波被反射回主管形成反射波,一部分入射波继续在主管传播形成透射波,还有一部分声波进入旁支消音器。
在消音器内,入射进来的声波遇到边界时会将一部分波反射回消音器。
在主管与消音器接口处,消音器内某些频率的反射声波与主管的入射声波相位相反,两个波相互抵消形成一个声压的节点或者使得入射波的波幅降低。
声波能量在旁支消音器内并没有消耗,而仅仅是旁支管和主管之间能量发生转换,一部分能量相互抵消,所以旁支消音器是抗性消音器。
这种消音器通常只能消除单频噪声或者窄频带的噪声。
旁支消音器通常包括赫尔姆兹消音器和四分之一波长管。
赫尔姆兹消音器传递损失频带比四分之一波长管的消音频带要宽一些。
赫尔姆兹消音器通常用来消除低频噪声,而四分之一波长管用来消除频率比较高的噪声。
在旁支管处,声音有三条分流。
第一条是进气管中的入射波和反射波,第二条是出气管中的透射波,第三条是旁支管道中的入射波和反射波。