双层微穿孔管消声器传声损失理论计算与分析

基于一维平面波理论和微穿孔结构吸声理论,推导双层微穿孔管消声器传声损失理论模型,并将理论计算值与三维有限元声学仿真结果进行对比,利用消声器传声损失理论公式,对比双层和单层微穿孔管消声器的传声损失,分析内外层膨胀腔厚度对双层微穿孔管消声器声学特性的影响。研究结果表明:双层微穿孔管消声器在中低频的传声损失要大于单层微穿孔管消声器;增加内外层膨胀腔的厚度,可以提高双层微穿孔管消声器的消声特性;当双层膨胀腔总厚度固定,外层膨胀腔厚度大时,消声器在中低频的声学性能更好。     

两腔型双模式车用消声器流场及声学特性分析

双模式车用消声器可以有效降低压力损失,同时降低再生噪声,是一种半主动噪声控制设备。目前对双模式消声器的研究较少,需要进一步了解双模式消声器的内部气体流动情况和低频声学特性。通过流场仿真分析得出了高气体流速下双模式消声器有效降低压力损失的原因,并对结构进行改进,使湍流能量损失降低,减少了压力损失。通过声学仿真得到阀门关闭时共振腔的共振频率,符合亥姆霍兹公式计算结果,证明低频消声效果来自亥姆霍兹共振腔。同时分析了阀门打开时消声器低频消声原理,得出阀门打开后共振频率向右偏移,能够追踪不同转速下的排气噪声。     

横流穿孔管消声器声学及阻力特性的数值分析

横流穿孔管消声器具有较宽的消声频带和良好的消声性能,被广泛应用于汽车排气噪声控制。本文应用三维数值分析方法,研究了横流穿孔管消声器的声学及阻力特性。得出如下结论:穿孔率是影响声学和阻力损失的最重要参数;穿孔直径对声学性能影响较小但对阻力损失影响较大;膨胀腔尺寸和气流速度的改变对声学和阻力损失都产生一定的影响。     

采用仿真软件GT-Power和Fluent的消声器声学和流场分析

某新车型怠速噪声严重超标,通过仿真软件GT-Power和Fluent仿真分析明确了消声器低频消声不足的原因及结构缺陷.提出了横流穿孔结构的前消声器结构,并改进了主消声器的穿孔形式. GT-Power仿真和试验结果表明,消声器低频消声性能得到提高,无载和带载怠速噪声分别降低超过4dB(A)和3dB(A),三挡全油门尾管总噪声及排气背压均满足技术要求.     

小排量发动机消声器性能仿真计算与优化研究

为满足严格的汽车噪声法规以及对汽车舒适度的需求,课题组以某款汽油机消声器为研究对象,将传递损失作为消声性能的评价指标,基于ANSYS软件建立消声器有限元模型,并通过SYSNOIS软件对其模型进行分析计算。利用建模方法模拟分析消声器各个扩张腔的性能,通过模拟实验可以得出以下结论：实验测试消声器第一、第二扩张腔对中低频消声效果较差;由原排气消声器传递损失分析结果可知,第一、第二扩张腔进出口处增加内插管的结构方案最优。仿真结果表明：当进口内插管、出口内插管长度正好为扩张腔长度的0.5倍与0.25倍时,此结构优化方案可有效提高排气消声器的消声性能。     

微穿孔板消声器结构参数优化研究

为研究消声结构参数对消声性能的影响,建立了消声器声场有限元模型,并在模型边界上施加相应的边界条件,通过计算求得不同结构参数下消声器的传递损失,以分析不同的结构参数对消声器的消声性能的影响。计算发现采用内径20 mm的微穿孔管可有效降低3~6 kHz频段内的噪声,微穿孔管的单节管长应为1/4波长的9倍,管上孔洞按正方形分布,开孔直径0.4 mm,开孔率4.8%。     

基于响应面法的听小骨消声器的优化设计

为了改善听小骨消声器的消声性能,并减轻质量,以消声器低频和宽频的平均传递损失作为优化目标,以消声器的结构参数(进出口管道宽度、封闭腔深度、封闭腔长度)作为优化变量,消声器的质量作为约束条件,对其结构参数进行优化.建立了听小骨消声器的有限元模型,采用中心组合试验设计获得样本点,利用响应面法构造二次多项式响应面模型,并检验了响应面模型的拟合精度.将响应面模型和NSGA-Ⅱ遗传算法相结合对消声器的结构参数进行了优化.优化后消声器低频和宽频的消声性能得到改善,质量减轻,表明了响应面法和遗传算法相结合的消声器结构参数优化方法的有效性.     

穿孔式消声器传递损失计算

针对内燃机排气消声器中采用的穿孔管声学元件,建立数学模型及边界条件,用数值计算方法实现了穿孔管声学元件传递矩阵的计算。并对含有穿孔管声学元件的消声器进行传递损失计算和消声性能分析。本文提出的计算方法对指导消声器设计具有一定的实用价值。     

消声器中的高次波及其对消声性能的影响

从理论上推导了扩张室消声器内可能存在的高次波.为考察消声器的性能,先用三维有限元法求出消声器两端的四端子参数,然后再根据四端子参数求出消声器的传递损失.利用这种方法计算出了消声器内部声压的分布,讨论了消声器内高次波对消声性能的影响,提出了改善消声器性能的方法.结果表明,由于高次波的存在,消声器内部不一定是平面波;高次波对消声器性能有一定影响,能使某些频段的消声量下降,甚至失效;适当选择进出口管位置能抑制某几次高次波的出现,扩展消声器的有效频率.     

圆柱形共振腔体内岩石小样品引起的共振声谱偏移的实验研究

在以前理论的研究基础上, 建立了压电陶瓷管共振声谱实验测量系 统, 考察了共振腔体几何尺寸、环境温度对共振声谱的影响, 并对圆管中存在几何尺寸和声学特性不同的圆柱形小岩样引起的腔体的共振声谱偏移特性进行了实验测量. 结果表明, 在常压下, 随着温度的升高, 腔体共振频率逐渐降低, 共振幅度逐渐增大; 在一定温度和压力下, 当腔体内存在气泡时, 其共振频率和共振幅度都大幅降低. 共振腔的共振声谱受样品的孔隙性及其在腔体中的位置的影响较大. 在腔体中部, 共振频率达到最大值, 但对孔隙样品, 相对于声学参数相同的致密样品而言, 共振腔的共振频率存在偏小的趋势. 当样品位置由腔体顶部沿轴线变化到腔体中部时, 致密样品的共振幅度是逐渐增大的, 但孔隙度较大的样品的共振幅度是逐渐减小的, 而对孔隙度较小的岩样, 其共振幅度出现先增大后再减小的变化趋势. 另外, 通过实验和理论对比, 发现样品的声学参数、几何尺寸以及腔体的几何尺寸对共振频率测量结果的影响规律符合理论模拟结果. 上述结果给利用共振声谱法研究小岩样的低频声学特性提供了实验依据.     

火箭整流罩内降噪装置低频声学性能仿真

针对运载火箭整流罩内降噪装置所具有的特殊曲线颈部Helmholtz共鸣器,基于仿真方法研究降噪装置的低频声学性能.应用虚拟阻抗管法分析了Helmholtz共鸣器共振频率及吸声系数与其壁面厚度的变化关系.研究了降噪装置不同安装位置对圆柱空腔内平均声压级的影响.仿真结果表明,随着壁面厚度增加,Helmholtz共鸣器共振频率逐渐趋于刚性壁面的值,但吸声系数先增大后减小.降噪装置不同的安装位置可使空腔内平均声压级相差10 dB以上,在工程应用中需将其放置于空腔模态振幅较大的位置.      

利用亥姆霍兹共鸣器衰减压缩机阀腔内压力脉动的研究

针对压缩机管路气流脉动问题,提出了一种适用于活塞压缩机阀腔气流脉动衰减的亥姆霍兹共鸣器结构,并对其衰减特性进行了研究,同时建立了某活塞压缩机排气管路气流脉动的三维波动模型,模拟了气柱固有频率及压力脉动波形.实验结果表明:安装亥姆霍兹共鸣器后,压缩机阀腔内的压力脉动幅值降低40.4％,缓冲罐之后的远离压缩机侧的管路内压力脉动幅值变化很小;管路气缸喉管处的52.9 Hz特征频率消失,该处附近出现了2个新频率,分别为40.4 Hz和66.9Hz;当共鸣器共振频率偏离脉动主频且为46.3 Hz时,阀腔内压力脉动幅值将衰减24.4％.     

高温影响下页岩岩石的声学特性实验研究

以四川盆地龙马溪组页岩为研究对象,研究了高温处理后页岩岩样物理性质的变化规律,讨论了温度对页岩岩石声波特性的影响,同时,也研究了高温影响下页岩岩石动弹性参数的变化规律。研究结果表明,当作用温度低于400℃时,温度对页岩表观颜色和物理性质影响较小,而当作用温度超过400℃时,页岩表观颜色逐渐由黑色变为灰白色,且页岩质量下降快、体积膨胀率上升快,造成页岩密度下降快;随着温度增加,页岩声波速度不断下降,且声波主频不断下降,而页岩声波衰减系数不断增大,且声波衰减系数对页岩热损伤效应的敏感性更强;随着温度增加,页岩损伤因子增大,同时,页岩动态泊松比也呈增大趋势,而页岩动态弹性模量、体积模量、剪切模量呈下降趋势。     

周期性螺纹连接管结构中声波的频谱特性测试

建立用于测试声波在钻柱信道中传输及衰减特性的试验装置,对由螺纹连接构成的周期性管结构中声波的传播特性进行试验研究,将利用传递矩阵法计算的结果与试验结果进行对比。结果表明:声波在由螺纹连接构成的周期性管结构中传播时,存在衰减及失真较小的通带和衰减及失真较大的阻带,通带与阻带交替分布;随着发射声波频率的升高,通带声波的衰减增加,当频率超过一定值时,声波完全被吸收,即使发射的声波处于通带,亦难于接收;理论计算结果与试验结果前4个通阻带吻合较好,之后差异明显。这表明理论计算方法在计算低频通阻带分布时具有良好的适用性与计算精度,在此范围内,可以用于钻柱结构内声波传播频谱特性的分析及信息载波频率的选择。     

低频宽带共振吸声结构与原理

研究了一类低频宽带共振吸声结构，该结构由多个带伸长瓶颈的亥姆霍兹共振器组成，可应用于管道消声和壁板吸声，达到低频宽带吸声的目的．仿真结果表明，该结构不仅拓宽了吸声带宽，而且谷底更有了明显的提升．与此同时，平均消声量增加了23dB，平均吸声系数增加了0．7，明显改善了吸声性能，可满足实际工程需要．     

逆楞次定律效应的发现与验证

提出了一种工作在超低频段表现出逆楞次定律效应的结构,该结构由高磁导率材料和串联谐振回路组成。当输入频率f大于谐振频率f0时,此结构表现出等效负磁导率特性;当输入频率f0小于谐振频率￡时,此结构表现出逆楞次定律效应。基于电磁感应定律的理论分析与实验的验证结果一致。该结构等价于宏观的电磁超材料单元,其超低频、逆楞次定律效应将在新型高效变压器设计、超低频输供电等领域获得广泛应用。     

等离子体对微带电磁波传输的影响

研究了微带线间隙填充均匀等离子体层对电磁波传输的影响. 得到了在大小两种间隙下等离子体频率(密度)、电子碰撞频率、等离子体厚度和宽度等参数与电磁波传输效率的关系. 仿真结果表明,对给定微带间隙,较高频率电磁波将无损或低损通过间隙,而较低频率电磁波被截止. 填充一定密度等离子体后,被截止的低频电磁波可以通过间隙,其传输效率随等离子体密度(频率)增大而增大,随碰撞频率增大而减小,而且间隙等离子体应具有适当的宽度和厚度. 等离子体在高频段产生一个衰减峰,其位置与等离子体频率成正比,但与碰撞频率无关. 利用等离子体可以控制微带线上电磁波的传输.     

Open-air traveling-wave thermoacoustic generator

Taking the input and reflected waves into account,the relationship between the acoustic impedance at the end and the input of a system were theoretically analyzed.Closed and open acoustic configurations that influence the pressure,volumetric velocity,impedance and acoustic work were compared in detail.Based on the above investigation,an open-air traveling-wave thermoacoustic generator was designed and fabricated.It is composed of a looped tube,a resonator open at one end,a regenerator,and hot and cold heat exchangers.It is a small scale and simple configuration.The resonant frequency is 74 Hz at 1 bar in air.The maximum acoustic pressures at the open end and 0.5 m far away from the open end are 133.4 dB and 101 dB from a reference value of 20μPa when the heating power was 210 W,respectively.Acoustic pressure is reasonable for practical application as a low-frequency acoustic source.In further work,we believe that the acoustic pressure at the open end can achieve 150 dB,which could be a solution to problems in existing acoustic generators.These problems include low acoustic pressure and system complexity.It can be used as a basic acoustic source for low frequency and long-range noise experiments,and as a supply for high acoustic pressures necessary for industrial sources.