氣動用通孔式消聲器的研究.pdf

1、氣動系統(tǒng)在工作時往往產(chǎn)生很大的排氣噪聲,為降低工作環(huán)境噪聲,通常要在系統(tǒng)的排氣端加裝消聲器。常用的封閉腔氣動系統(tǒng)消聲器在某些應(yīng)用場合容易引入過大的壓降,影響上游系統(tǒng)的工作性能,而且長期使用時,容易導致異物堆積阻塞氣流通路。因此本文對氣動用通孔式消聲器展開研究以期解決上述應(yīng)用領(lǐng)域面臨的困難。
　　本文通過改進的Johnson-Allard等效流體模型計算通孔式消聲器內(nèi)多孔吸聲材料的等效特征參數(shù)隨聲波頻率的變化規(guī)律。通過經(jīng)驗公式計算出

2、穿孔板特征阻抗隨聲波頻率的變化規(guī)律。結(jié)合多孔吸聲材料及穿孔板模型,建立通孔式消聲器的二維解析模型,討論特征波數(shù)方程的求解,采用模態(tài)匹配法計算消聲器傳遞損失。比較保留不同模態(tài)階次對傳遞損失計算的影響,說明為得到精確的通孔式消聲器傳遞損失預(yù)測結(jié)果,進出口管道內(nèi)保留兩階聲波模態(tài)即可,而消聲腔內(nèi)應(yīng)至少保留三階聲波模態(tài)。
　　通過聲學有限元法分析討論了吸聲材料的流阻率、孔隙率、形狀因子、粘性及熱特征長度等幾個參數(shù)對消聲器傳遞損失的影響,結(jié)果

3、表明,流阻率盡量取大,形狀因子和兩種特征長度盡量取小,有助于提高消聲器傳遞損失,孔隙率對傳遞損失的影響不大。還討論了穿孔板的穿孔率、孔徑及厚度對消聲器的影響,結(jié)果表明,對于通孔式消聲器來說,穿孔板的引入總體上看對低頻段傳遞損失增加有限,但對有效消聲頻段的縮小明顯,隨著穿孔率的降低及孔徑增大,這種不利的影響更加明顯,穿孔板厚影響不是很大。當選擇穿孔板作為護面結(jié)構(gòu)時,應(yīng)盡量選擇孔隙率大孔徑小的穿孔板,避免其影響多孔吸聲材料發(fā)揮作用。討論了消

4、聲器消聲腔長度及吸聲材料厚度對于消聲器傳遞損失的影響,結(jié)果表明消聲器消聲腔長度越長,吸聲材料厚度越大,消聲器的各頻段傳遞損失也越大。
　　通過聲學有限元計算討論了插入管、錐形流道、氣隙、消聲腔內(nèi)隔板等消聲器改進結(jié)構(gòu)對傳遞損失的影響。結(jié)果表明增加合理的插入管、截面尺寸由小變大的錐形流道、消聲腔內(nèi)隔板有助于提高消聲器傳遞損失,尤其是能改善消聲器在通過頻率附近的降噪能力。而氣隙結(jié)構(gòu)不利于消聲器傳遞損失的提高,截面尺寸由大變小的錐形流道對

5、消聲器傳遞損失提高作用不明顯。通過進一步的理論分析,指出插入管及消聲腔內(nèi)隔板對消聲器消聲能力的改進作用,主要是通過影響通過頻率下聲波特征模態(tài)的激發(fā)與傳播實現(xiàn)的,并指出改進結(jié)構(gòu)的最佳布置位置位于消聲腔模態(tài)節(jié)點附近。
　　通過聲級計測量通孔式消聲器試樣安裝于真空發(fā)生器尾部時,消聲器試樣出口正前方1m總聲壓級隨真空流量變化,總聲壓級隨真空發(fā)生器入口壓力變化。通過傳聲器采樣及頻譜分析,得到各消聲器試樣噪聲頻譜曲線。實驗表明在被試材料中,棉