水管路消聲裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與性能分析.pdf

1、安裝消聲裝置是控制水管路中噪聲傳播的有效手段。有限元法是當(dāng)前對(duì)消聲裝置聲學(xué)性能進(jìn)行分析時(shí)應(yīng)用最為廣泛的一種方法。有限元法是一種頻域方法，其優(yōu)勢(shì)在于分析快速、操作便捷；但難以考慮有流條件下介質(zhì)粘性和消聲裝置內(nèi)部復(fù)雜流動(dòng)對(duì)消聲裝置聲學(xué)性能的影響。時(shí)域方法則在時(shí)域內(nèi)對(duì)聲波的傳播過(guò)程進(jìn)行求解，能夠補(bǔ)充有限元法的不足。本文主要應(yīng)用時(shí)域脈沖法對(duì)水消聲裝置的聲學(xué)性能進(jìn)行計(jì)算和分析。
　　通過(guò)直管模型探究了有流條件下，時(shí)域脈沖法網(wǎng)格尺寸和時(shí)間步長(zhǎng)

2、的選取準(zhǔn)則，給出了合適的網(wǎng)格尺寸和時(shí)間步長(zhǎng)。以直通穿孔管消聲器為例，比較在無(wú)流條件下時(shí)域脈沖法和有限元法預(yù)測(cè)結(jié)果，驗(yàn)證時(shí)域脈沖法計(jì)算水消聲器傳遞損失的可行性。結(jié)合時(shí)域方法能夠考慮介質(zhì)粘性和復(fù)雜流動(dòng)對(duì)消聲器性能影響的優(yōu)點(diǎn)，基于時(shí)域脈沖法研究了直通型、橫流型和部分堵塞的直通型穿孔管消聲器消聲性能受流速、穿孔直徑和穿孔率影響。發(fā)現(xiàn)穿孔管消聲器的聲學(xué)性能隨著流速增大而有所提升，尤其反映在中高頻范圍內(nèi)；而穿孔率相同時(shí)，穿孔直徑對(duì)于穿孔管消聲器聲學(xué)

3、性能的影響較小；穿孔率本身對(duì)穿孔管消聲器聲學(xué)性能影響較大，尤其是橫流穿孔管消聲器和部分堵塞的直通穿孔管消聲器，其聲學(xué)性能對(duì)穿孔率變化十分敏感。又在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了一款套筒型直通穿孔管消聲器，通過(guò)合理布置套筒上穿孔位置消除了第一階通過(guò)頻率，并利用了流速增加穿孔處聲阻從而提高中高頻消聲效果。通過(guò)對(duì)所模擬的多種穿孔管消聲器在不同工況下進(jìn)出口面的壓力損失進(jìn)行比較，提出對(duì)水介質(zhì)穿孔管消聲器結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)以直通型穿孔管結(jié)構(gòu)為主，而應(yīng)盡量避免橫流型

4、穿孔管結(jié)構(gòu)，才能保證較好的流體動(dòng)力學(xué)性能。
　　然后，應(yīng)用時(shí)域脈沖法對(duì)共振型消聲器受水介質(zhì)流動(dòng)的影響進(jìn)行了分析，結(jié)果表明，水的流動(dòng)導(dǎo)致共振型消聲器共振頻率下對(duì)應(yīng)的傳遞損失峰值降低，但對(duì)共振頻率本身影響很小。設(shè)計(jì)了兩款可調(diào)頻的共振型消聲器，應(yīng)用有限元法對(duì)其調(diào)頻特性進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)兩款共振器共振頻率與調(diào)頻圓柱位移均呈三次曲線關(guān)系。
　　最后，基于時(shí)域脈沖法，對(duì)直通穿孔管消聲器和共振型消聲器的聲學(xué)性能受水管路中高聲壓幅值條件和高背