不同内插管扩张式消声器声学性能分析潘国培;杨碧君;贺华;王强【摘要】重点介绍带内插管扩张式消声器的声学性能,采用有限元方法计算扩张式消声器的传递损失,分析不带内插管与带内插管扩张式消声器的区别,并且比较不同内插管结构形式对扩张式消声器声学性能的影响.计算表明,无内插管时扩张式消声器存在许多通过频率,在通过频率消声量为零,增加内插管后可以消除某些通过频率.在保证通流面积一定的情况下,采用多个内插管并联结构,在高频时声学性能有较大改善.【期刊名称】《噪声与振动控制》【年(卷),期】2013(033)006【总页数】4页(P177-179,187)【关键词】声学;扩张式消声器;内插管;有限元【作者】潘国培;杨碧君;贺华;王强【作者单位】上海船舶设备研究所,上海200031;上海船舶设备研究所,上海200031;上海船舶设备研究所,上海200031;上海船舶设备研究所,上海200031【正文语种】中文【中图分类】O422.4;TB535+.2扩张式消声器是内燃机排气系统中广泛采用的消声装置，基本结构是由若干声学特性不同的单元联接而成，扩张式消声结构主要借助管道截面积突然扩张（或收缩）产生的反射作用。
其消声量的大小主要取决于扩张比，而消声频率的特性主要由扩张腔的长度和内插管的结构形式决定，不同的内插管结构对扩张消声器的声学性能有着重要作用[1,3,6]。
目前，带有内插管结构的扩张式消声器广泛应用于各种内燃机噪声控制中，各种串联或并联内插管结构型式也是多种多样，不同结构形式和各结构参数对消声器的性能影响也较大，但很少有文献给出不同结构型式消声器声学性能的差异。
消声器声学性能分析方法主要有特征线法和四端网络法（又称传递矩阵法），这两种方法都是基于平面波理论[6]。
其中特征线法计算繁琐且仅适用于结构比较简单的消声器，当消声器的结构比较复杂时，其内部的声波本质是三维的，所以考虑分析高频段高次模式波效应的影响；而基于一维平面波理论的四端网络法分析适用于声波波长远大于管道截面几何尺寸时的情况，不过在扩张室中，截面几何尺寸不一定远小于声波波长，这时扩张室中由于高次波的存在而导致在高频段的计算结果不准确，显然平面波理论无法适用，应采用更加精确的三维理论模型。
高频消声器的研究与应用何超【摘要】本文对空调中常用的抗性消声器进行深入研究,结合理论分析与仿真优化,使其消声频率得到提升,并以此思路为指导,设计出特定规格的消声器,从而解决变频空调中经常出现的高频传递音问题.【期刊名称】《家电科技》【年(卷),期】2018(000)006【总页数】4页(P56-59)【关键词】消声器;变频空调器;有限元仿真;传递损失【作者】何超【作者单位】海信(广东)空调有限公司广东佛山528303【正文语种】中文1 引言对于气流噪声问题，常见的解决手段之一就是选用消声器，根据消声原理及结构形式，消声器一般可以分为抗性消声器、阻性消声器、阻抗复合式消声器及排气放空式消声器几种，其中，抗性消声器是利用管道截面突变，使传入的声波产生反射和干涉，以此来降低向外辐射的声能量，常用来解决中低频的噪声问题；而阻性消声器则是通过在气流通道内壁上布置吸声材料，或是设置吸声结构来吸收噪声，通常对高频噪声的消声效果较好。
分体式空调室外机噪声较大，室内机噪声相对较小，由于内外机通过管道相连，常常会有室外侧噪声通过连接管道传递到室内侧的情况，对于传递的气流噪声，主要的解决措施就是在管路上加装消声器。
空调管路传递冷媒，温度变化范围广，气流速度较大，且洁净度要求高，一般选用的是扩张式消声器，即一类典型的抗性消声器。
如前所述，扩张式消声器的有效消声频段较低，本文探讨通过一定的结构优化，提升其消声频率点，从而解决更高频率的气流传递音问题。
2 扩张式消声器的消声机理扩张式消声器是一种典型的抗性消声器，其结构简单，应用广泛。
由于扩张腔的设计，使管道界面突然扩展、收缩，其空腔声学性能突变，产生声反射及声阻抗失配，使某些频率点的声波在声阻抗突变的界面处发生反射、干涉作用，从而实现消声。
空调上的消声器通常安装在冷媒流动的管道上，既允许气流顺利通过，又能实现减弱或阻止声能传播。
图1为扩张式消声器示意图。
传递损失TL，定义为消声器入射声功率级与出口的声功率级之差，它反映的是消声器的固有特性，其数值大小一般用来表征消声量的大小。
在发动机排气系统中普遍使用消声器以降低排气噪声［1］，通常要求消声器具有良好的消声效果和较低的背压。
简单扩张式消声器是现在工业中广泛采用的一类抗性消声器。
简单扩张式消声器依据管道中声波在截面突变处发生反射而降低噪声，其结构简单，有较好的消声能力，常应用于消声能力不大的场合。
穿孔管消声器的消声能力优于简单扩张式消声器。
大穿孔率（35%）穿孔管消声器由于它的消声性能良好而又解决了简单扩张腔的流动阻力损失过高的问题而得到了广泛应用。
本文在应用Mechel公式基础上，运用SYS-NOISE软件对穿孔管消声器及简单扩张式消声器的传递损失进行有限元计算［2，3］，得出两者的传递损失对比曲线图。
同时，应用Fluent软件［4］，得出两者内部速度及湍动能图，并绘出两者阻力损失对比曲线图。
本文通过对两种消声器的声学和流体动力学特性的总体对比，给出了两种消声器各自优缺点，并深入探讨了形成原因，为工业消声器选用提供了建议。
穿孔消声器声学性能较好，且随着穿孔率的增大，声学性能下降，但是流体动力学特性随着穿孔管穿孔率的增大而显著提高。
简单扩张腔消声器可以理解为穿孔率为100%的穿孔管消声器。
工业上选用消声器要综合考虑消声器的声学和流体动力学两方面的因素。
1有限元模型1.1消声器物理模型设定两种消声器具有相同的扩张腔尺寸，扩张比m=4。
穿孔管壁厚为1mm，小孔半径8mm，孔间距23.96mm，穿孔率为35%。
1.2消声器声学有限元模型1.2.1网格划分忽略消声器壁面对消声器内部声场影响，仅对消声器内部空腔部分建模。
采用Hypermesh软件来建立消声器模型并网格划分，将划分好的网格导入到Sysnoise中计算传递损失。
其中，不需要将穿孔消声器的小孔网格画出，可以使用Mechel公式计算得到的声阻尼作为穿孔壁面的边界条件［5］。
1.2.2边界条件①入口边界条件：入口施加单位速度激励。
简单扩张式消声器与穿孔管消声器对比研究袁翔，刘正士，毕嵘（合肥工业大学机械与汽车工程学院，合肥230009）摘要：在汽车噪声中，发动机排气噪声是主要的噪声源之一，而使用排气消声器则是降低发动机排气噪声的最有效途径。
