消聲器設(shè)計與聲學(xué)分析PPT課件

1、2021/7/24所屬：所屬：CDAJ-GT TEAM芮芮 鵬鵬q消聲器設(shè)計與聲學(xué)分析基礎(chǔ)消聲器設(shè)計與聲學(xué)分析基礎(chǔ)qGT-POWERGT-POWER中的標準聲學(xué)分析中的標準聲學(xué)分析qGT-POWERGT-POWER中的線性聲學(xué)分析中的線性聲學(xué)分析qMufflerMuffler專用消聲器設(shè)計模塊專用消聲器設(shè)計模塊qGEM3DGEM3D在消聲器設(shè)計與聲學(xué)分析中的應(yīng)用在消聲器設(shè)計與聲學(xué)分析中的應(yīng)用q聲學(xué)要求聲學(xué)要求減少聲能的傳遞減少聲能的傳遞 傳遞損失傳遞損失 插入損失插入損失q空氣流動要求空氣流動要求空氣流過消聲元件時空氣流過消聲元件時 受到阻力流體壓力上升受到阻力流體壓力上升r機械和材料方面的要

2、求機械和材料方面的要求氣流、溫度對材料性能的影響氣流、溫度對材料性能的影響r成本的控制成本的控制r安裝空間的限制安裝空間的限制能量損失增大流速過高，摩擦噪聲增大q對噪聲源進行實地了解，主要實測發(fā)動機排氣噪聲的頻譜，并且分析各個頻帶上的噪聲聲壓級，通常用A聲級q測出噪聲的聲頻譜，采用1/3倍頻程帶寬或倍頻程帶寬的頻率分析裝置作出頻率特性曲線圖， 這是消聲器設(shè)計的主要依據(jù)q掌握發(fā)動機的基本參數(shù)、工作條件，如氣流的流量、流速、管道的截面參數(shù)等明確要設(shè)計的消聲器的性能要求，如要求達到的消聲量和允許的最大壓力損失q選擇消聲器的類型，根據(jù)對消聲器性能的要求、聲源特性、環(huán)境的影響空間的限制等條件，選擇適當類

3、型的消聲器q設(shè)計計算消聲器的各種結(jié)構(gòu)尺寸時， 選擇合適的消聲材料及消聲結(jié)構(gòu)，要根據(jù)消聲原理及性能要求作理論計算， 并考慮空間的限制和制造成本q驗算或作必要的實驗，確認消聲器能達到各項性能指標。根據(jù)加工及安裝的工藝性要求來設(shè)計消聲器，有時試驗后還要進行改進才最后完成q對選擇的消聲器，進行實際工況下的測試，對消聲器性能的理論計算結(jié)果進行測試，分析誤差并進行改進消聲元件的分類消聲元件的分類主動：主動： 電子控制、產(chǎn)生與聲源幅值相等、相位相反的次聲波。電子控制、產(chǎn)生與聲源幅值相等、相位相反的次聲波。半主動：被動控制系統(tǒng)，消聲效果由氣流控制，半主動：被動控制系統(tǒng)，消聲效果由氣流控制， 如排氣系統(tǒng)中的雙模

4、態(tài)消聲器。如排氣系統(tǒng)中的雙模態(tài)消聲器。被動消聲器被動消聲器聲能被反射和吸收聲能被反射和吸收成本太高，汽車進排氣系統(tǒng)中應(yīng)用較少內(nèi)部裝有消聲材料擴張消聲器擴張消聲器旁支消聲器旁支消聲器赫姆霍茲消聲器波長管波長管只能消除窄頻帶的噪聲只能消除窄頻帶的噪聲l擴張消音器特性：擴張比和擴張腔室的長度擴張消音器特性：擴張比和擴張腔室的長度擴張比增大：傳遞損失增加（幅值）擴張比增大：傳遞損失增加（幅值）長度增加時，最大值的中心頻率減少，帶寬也減少長度增加時，最大值的中心頻率減少，帶寬也減少l赫姆霍茲特性：容積、連接管長度、連接管的截面積赫姆霍茲特性：容積、連接管長度、連接管的截面積容積增加，共振頻率降低，幅值變

5、化沒有規(guī)律容積增加，共振頻率降低，幅值變化沒有規(guī)律截面積增加時，共振頻率也增加，幅值變化也沒有規(guī)律截面積增加時，共振頻率也增加，幅值變化也沒有規(guī)律管長增加時，共振頻率下降，幅值變化沒有規(guī)律管長增加時，共振頻率下降，幅值變化沒有規(guī)律主管截面增加時，傳遞損失減少，頻帶變窄，但頻率不變主管截面增加時，傳遞損失減少，頻帶變窄，但頻率不變l 波長管特性：長度、面積比（旁支截面積比主管截面面波長管特性：長度、面積比（旁支截面積比主管截面面積比值）積比值）長度越大，頻率越低長度越大，頻率越低截面積比越大，傳遞損失幅值增大，帶寬也增大，但對頻率不影響截面積比越大，傳遞損失幅值增大，帶寬也增大，但對頻率不影響用

6、來消除較高頻率用來消除較高頻率l排氣系統(tǒng)噪音組成：排氣系統(tǒng)噪音組成：空氣噪音（脈動噪音）；空氣噪音（脈動噪音）；u發(fā)動機的氣缸數(shù)；幾何尺寸；（發(fā)動機的氣缸數(shù)；幾何尺寸；（GTGT主要關(guān)注點）主要關(guān)注點）沖擊噪音；沖擊噪音；u氣流對管路的沖擊引起；氣流對管路的沖擊引起；輻射噪音；輻射噪音；u機械振動；穩(wěn)定氣流引起；不穩(wěn)定氣流引起；機械振動；穩(wěn)定氣流引起；不穩(wěn)定氣流引起；氣流摩擦噪音；氣流摩擦噪音；u紊流引起；高頻；紊流引起；高頻；l溫度影響：溫度影響：溫度高，低頻降噪能力降低溫度高，低頻降噪能力降低V V型發(fā)動機，選擇適當?shù)男桶l(fā)動機，選擇適當?shù)腨 Y型管（決定半階次大?。┬凸埽Q定半階次大?。?

7、000hQV nVN發(fā)動機具體型號發(fā)動機具體型號排氣噪聲頻譜，排氣噪聲頻譜，消聲器設(shè)計的一些基本原則和規(guī)定消聲器設(shè)計的一些基本原則和規(guī)定參考原消聲器或類似工況下的消聲器參考原消聲器或類似工況下的消聲器擴張比理想的m為：720盡可能取在1014之間節(jié)數(shù)通常以24節(jié)為宜，除非有低噪聲或特殊要求，節(jié)數(shù)不應(yīng)該多于4節(jié)?？傮w積Y為消聲系數(shù)，一般取56n0為標定轉(zhuǎn)速；N為氣缸數(shù) 為行程數(shù)；Vh為排量1/20()120mhnVYVN套管（框型罐）內(nèi)裝式Helmholtz 消聲器三管迷路Helmholtz 消聲器同心Helmholtz 消聲器旁支Helmholtz 消聲器穿孔管消聲器Helmholtz消聲器波

8、長管復(fù)合消聲器阻性消聲器 Helmholtz消聲器頻率作用范圍消聲器頻率作用范圍：40200Hz；三管迷路頻率作；三管迷路頻率作用范圍用范圍100500Hz；套管加入消；套管加入消聲材料頻率作用范圍：聲材料頻率作用范圍：500HzHelmholtz腔腔傳遞損失傳遞損失(Transmission Loss)消聲器入射聲（消聲器入射聲（Lwi）和透射聲（）和透射聲（Lwt）的聲功率之差。）的聲功率之差。傳聲器傳聲器10lgiWiWttWTLLLW聲源管路聲學(xué)元件全消音傳聲器傳聲器加入全消音裝置，加入全消音裝置，防止聲波繼續(xù)反射回來防止聲波繼續(xù)反射回來插入損失（插入損失（Insertion Loss

9、Insertion Loss）系統(tǒng)中插入消聲元件之前和之后，在出口處得到的聲功率級系統(tǒng)中插入消聲元件之前和之后，在出口處得到的聲功率級（或聲壓級）的差值。（或聲壓級）的差值。聲源聲源管路 管路聲學(xué)元件傳聲器傳聲器傳聲器傳聲器112210lgWWWILLLWW1：沒有安裝消聲元件的系統(tǒng)在測量點的聲功率：沒有安裝消聲元件的系統(tǒng)在測量點的聲功率W2：安裝了消聲元件后在同一點測量的聲功率：安裝了消聲元件后在同一點測量的聲功率l聲壓級差值（聲壓級差值（level difference）系統(tǒng)中任意兩點的聲壓級的差值系統(tǒng)中任意兩點的聲壓級的差值聲源管路聲學(xué)元件傳聲器傳聲器1傳聲器傳聲器2112220lgPP

10、PLDLLP 傳遞損失傳遞損失: :只要有截面變化，就存在傳遞損失，而且只要有截面變化，就存在傳遞損失，而且永遠是正值。只與消聲元件的結(jié)構(gòu)、介質(zhì)的阻抗率永遠是正值。只與消聲元件的結(jié)構(gòu)、介質(zhì)的阻抗率以及截面面積有關(guān)。而與消聲元件在系統(tǒng)中的位置以及截面面積有關(guān)。而與消聲元件在系統(tǒng)中的位置沒有關(guān)系。用于描述單個元件。沒有關(guān)系。用于描述單個元件。插入損失：取決于傳遞損失和消聲元件在系統(tǒng)中的插入損失：取決于傳遞損失和消聲元件在系統(tǒng)中的位置有關(guān)以及聲源和出口處的聲學(xué)特性。可能是正位置有關(guān)以及聲源和出口處的聲學(xué)特性?？赡苁钦狄部赡苁秦撝?。用于描述整個系統(tǒng)。值也可能是負值。用于描述整個系統(tǒng)。聲壓級差值：與聲

11、源特性無關(guān)，但卻取決于出口處聲壓級差值：與聲源特性無關(guān)，但卻取決于出口處的聲學(xué)特性。用于評價出口處的最終的噪聲指標。的聲學(xué)特性。用于評價出口處的最終的噪聲指標。提供了多種預(yù)測整個系統(tǒng)聲學(xué)特性的工具提供了多種預(yù)測整個系統(tǒng)聲學(xué)特性的工具運用非線性預(yù)測工具可以把頻域信號轉(zhuǎn)化成時域信號運用非線性預(yù)測工具可以把頻域信號轉(zhuǎn)化成時域信號麥克風(fēng)（傳聲器）麥克風(fēng)（傳聲器）傳遞損失傳遞損失插入損失插入損失傳遞損失（傳遞損失（2Mic）聲音文件轉(zhuǎn)換聲音文件轉(zhuǎn)換快速傅立葉變換快速傅立葉變換階次追蹤階次追蹤數(shù)據(jù)提取數(shù)據(jù)提取例例:四沖程發(fā)動機四沖程發(fā)動機 6000rpmBasic f: 50Hz Rotation f:

12、100Hz1st，2nd，4th harmonics: 50Hz，100Hz，200Hz1st，2nd，4th orders: 100Hz,200Hz,400Hz.對于二沖程發(fā)動機：對于二沖程發(fā)動機：Harmonics=OrdersEngine CycleEngine RevolutionBasic FrequencyRotation FrequencyordersHarmonics*Mult.*Mult.GT-POWERGT-POWER不能預(yù)測頻率高于不能預(yù)測頻率高于1000Hz1000Hz的噪音。的噪音。在進行聲學(xué)性能分析時要用小的離散長度在進行聲學(xué)性能分析時要用小的離散長度在使用外部數(shù)據(jù)

13、進行聲學(xué)性能分析的時候，采樣在使用外部數(shù)據(jù)進行聲學(xué)性能分析的時候，采樣 頻率也非常重要，要保證所有的采樣的點都被存頻率也非常重要，要保證所有的采樣的點都被存儲起來。儲起來。根據(jù)根據(jù)NyquistNyquist理論，當采樣頻率低于信號中最高頻理論，當采樣頻率低于信號中最高頻率的率的2 2倍的時候，將發(fā)生混疊倍的時候，將發(fā)生混疊數(shù)字濾波器不能消除混疊現(xiàn)象，它只與采樣頻率數(shù)字濾波器不能消除混疊現(xiàn)象，它只與采樣頻率相關(guān)相關(guān)由于由于GT-POWERGT-POWER采用的時間步長很短，所采用的時間步長很短，所以基本上能消除頻率混疊現(xiàn)象。以基本上能消除頻率混疊現(xiàn)象。輸出數(shù)據(jù)是離散的輸出數(shù)據(jù)是離散的如果每個時

14、間步長內(nèi)的數(shù)據(jù)沒有完全被如果每個時間步長內(nèi)的數(shù)據(jù)沒有完全被存儲起來將發(fā)生存儲起來將發(fā)生aliasingaliasing（頻率混疊）（頻率混疊）一般只有在預(yù)測高頻事件中才會產(chǎn)生頻一般只有在預(yù)測高頻事件中才會產(chǎn)生頻率混疊現(xiàn)象率混疊現(xiàn)象當采樣頻率當采樣頻率12691Hz12691Hz時預(yù)測的結(jié)果是時預(yù)測的結(jié)果是準確的準確的-1.5-1-0.500.511.501-1.5-1-0.500.511.501相當于一個外置的隨機的白噪聲麥克風(fēng)，相當于一個外置的隨機的白噪聲麥克風(fēng)， 可根據(jù)聲源特性將氣流

15、的壓力波模擬成聲波可根據(jù)聲源特性將氣流的壓力波模擬成聲波通過在自由場中放置麥克風(fēng)，計算由于流動脈動引起的噪聲通過在自由場中放置麥克風(fēng)，計算由于流動脈動引起的噪聲假定脈動流動是由于單極子的振動輻射產(chǎn)生假定脈動流動是由于單極子的振動輻射產(chǎn)生計算通過噪聲（考慮到計算通過噪聲（考慮到多普勒效應(yīng)）多普勒效應(yīng)）把麥克風(fēng)和車輛之間的距離設(shè)置為定值，即傳聲器隨車輛一起運動。把麥克風(fēng)和車輛之間的距離設(shè)置為定值，即傳聲器隨車輛一起運動。把麥克風(fēng)的空間位置確定，車輛運動把麥克風(fēng)的空間位置確定，車輛運動 考慮了車輛和外置傳聲器之間的相對運動，產(chǎn)生多普勒效應(yīng)考慮了車輛和外置傳聲器之間的相對運動，產(chǎn)生多普勒效應(yīng)當車輛朝著

16、傳聲器方向運動的時候，由于相對運動，導(dǎo)致傳聲器測得的波長變短、頻率變高當車輛朝著傳聲器方向運動的時候，由于相對運動，導(dǎo)致傳聲器測得的波長變短、頻率變高當車輛遠離傳聲器方向運動時候，由于相對運動，導(dǎo)致傳聲器測得波長變長，頻率變低當車輛遠離傳聲器方向運動時候，由于相對運動，導(dǎo)致傳聲器測得波長變長，頻率變低lMultiple sources may influence 1 microphone (dual Multiple sources may influence 1 microphone (dual exhaust)exhaust)在在V6.2V6.2版本以后可以考慮流動噪聲（見注釋）版本以后可

17、以考慮流動噪聲（見注釋）該模塊用于模擬過程中也可以用于計算結(jié)果的后處理中該模塊用于模擬過程中也可以用于計算結(jié)果的后處理中輸出結(jié)果：輸出結(jié)果：dB vs. Frequency （頻譜分析）（頻譜分析）dB Order Tracking （階次分析）（階次分析）Linear Order and Frequency Contours（？）（？）dB Order and Frequency Contours （Cambell圖）圖）PostprocessDuring a simulation22( )nnAmplitude nAB傳感器傳出每個時間步長的速度信號傳感器傳出每個時間步長的速度信號麥克風(fēng)把

18、速度信號轉(zhuǎn)換成壓力信號麥克風(fēng)把速度信號轉(zhuǎn)換成壓力信號GT-POWER對壓力信號進行插值用于對壓力信號進行插值用于FFT轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換對壓力信號進行對壓力信號進行FFT轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換計算每個頻率下聲波的振幅計算每個頻率下聲波的振幅 cos()sin()onnF tAAnftBnft2134artudtd*r*cs*P頻域分析的最大頻率頻域分析的最大頻率1000Hz應(yīng)用應(yīng)用24階低通濾波器階低通濾波器瞬態(tài)窗函數(shù)的選擇瞬態(tài)窗函數(shù)的選擇穩(wěn)態(tài)工況：穩(wěn)態(tài)工況：NO瞬態(tài)工況：瞬態(tài)工況：Hanning窗窗Coherence（決定聲源基頻的一致性）：（決定聲源基頻的一致性）：not Coherence球面聲波球面聲波or半

19、球面聲波半球面聲波實際情況應(yīng)該是介于兩者之間實際情況應(yīng)該是介于兩者之間預(yù)測結(jié)果相差預(yù)測結(jié)果相差3dB把非周期信號轉(zhuǎn)換成周期信號把非周期信號轉(zhuǎn)換成周期信號 采用采用Chung和和Blaser的理論和方法在的理論和方法在4個外置麥個外置麥 克風(fēng)間通過自相關(guān)譜和互相關(guān)譜得到聲功率之差克風(fēng)間通過自相關(guān)譜和互相關(guān)譜得到聲功率之差 由由speaker提供白噪聲聲源提供白噪聲聲源 必須采用無回聲的終止端（防止聲波的反射）必須采用無回聲的終止端（防止聲波的反射） 四麥克風(fēng)方法用于把壓力分解到正向和反向部件四麥克風(fēng)方法用于把壓力分解到正向和反向部件【注意注意】所有的傳感器必須放置在管路的中心位置所有的傳感器必須

20、放置在管路的中心位置 需要檢查離散長度、整個管路的長度以及傳感器的位置需要檢查離散長度、整個管路的長度以及傳感器的位置Distance in object should be same as distance between SensorConnsDistance in object should be same as distance between SensorConns？模型中傳感器的位置必須與實驗設(shè)備的位置一樣模型中傳感器的位置必須與實驗設(shè)備的位置一樣 在做試驗對比的時候要選擇合適的測點位置在做試驗對比的時候要選擇合適的測點位置傳遞損失對采樣點的多少十分敏感傳遞損失對采樣點的多少十分敏

21、感 一般設(shè)置最大時間步長為一般設(shè)置最大時間步長為0.088deg0.088deg，對應(yīng)的，對應(yīng)的FFTFFT中最大采樣點為中最大采樣點為40964096。 number of points: assumes that a driver of 360 degrees is used. (derivation number of points: assumes that a driver of 360 degrees is used. (derivation is left as exercise for the user)is left as exercise for the user)（？）？

22、）傳遞損失分析模塊用法：傳遞損失分析模塊用法： During the simulation（正在進行的模擬）（正在進行的模擬） PostProcessing（后處理）（后處理）data模塊用于從模擬結(jié)果中得到數(shù)據(jù)模塊用于從模擬結(jié)果中得到數(shù)據(jù)確保模擬之初所有數(shù)據(jù)點都能儲存到確保模擬之初所有數(shù)據(jù)點都能儲存到data中中在管路內(nèi)部的兩個位置放置兩個麥克風(fēng)在管路內(nèi)部的兩個位置放置兩個麥克風(fēng)用于預(yù)測管路內(nèi)部的動態(tài)聲壓用于預(yù)測管路內(nèi)部的動態(tài)聲壓傳遞函數(shù)定義為每個頻率下信號傳遞函數(shù)定義為每個頻率下信號2和信號和信號1的振幅之比的振幅之比考慮到聲波反射和尾管的影響考慮到聲波反射和尾管的影響結(jié)果可以用結(jié)果可以用

23、dB表示的表示的降噪量？降噪量？signal1signal2原理是計算兩個外置麥克風(fēng)之間的聲壓級之差。由于插入損失與原理是計算兩個外置麥克風(fēng)之間的聲壓級之差。由于插入損失與聲源特性有關(guān)，因此計算時必須要將消聲器與發(fā)動機相連。聲源特性有關(guān)，因此計算時必須要將消聲器與發(fā)動機相連。提供插入消聲元件后的聲壓級損失提供插入消聲元件后的聲壓級損失分析步驟：分析步驟：不插入消聲元件，儲存流速信號在不插入消聲元件，儲存流速信號在datadata模塊中模塊中插入消聲元件，用存儲在插入消聲元件，用存儲在datadata中的信號以及中的信號以及AcoustInsLoss計算插入損失計算插入損失采用低通濾波器消除采樣

24、數(shù)據(jù)中的高頻信號采用低通濾波器消除采樣數(shù)據(jù)中的高頻信號消除在差值過程中消除在差值過程中Contamination 的可能性？的可能性？24th 階次的濾波器應(yīng)用效果最好（階次的濾波器應(yīng)用效果最好（TransLoss、Mic）用于產(chǎn)生用于產(chǎn)生*.wav 文件文件 穩(wěn)態(tài)計算：穩(wěn)態(tài)計算： 重復(fù)最后一個循環(huán)的模擬結(jié)果重復(fù)最后一個循環(huán)的模擬結(jié)果 聲音文件的時間由用戶控制聲音文件的時間由用戶控制瞬態(tài)計算：瞬態(tài)計算： 聲音文件的時間等于整個瞬態(tài)過程的時間聲音文件的時間等于整個瞬態(tài)過程的時間輸入?yún)?shù)推薦：輸入?yún)?shù)推薦：Bits: 16Sampling Rate: 44.1 kHzFilter: 54th or

25、der當采樣的數(shù)據(jù)為非周期性信號，采用當采樣的數(shù)據(jù)為非周期性信號，采用FFTFFT時會產(chǎn)生旁瓣現(xiàn)象。時會產(chǎn)生旁瓣現(xiàn)象。通過對數(shù)據(jù)加窗函數(shù)可以消除旁瓣現(xiàn)象通過對數(shù)據(jù)加窗函數(shù)可以消除旁瓣現(xiàn)象窗函數(shù)可以改善信號的頻率響應(yīng)，但加窗的最主要的目的窗函數(shù)可以改善信號的頻率響應(yīng)，但加窗的最主要的目的 是消除旁瓣（推薦使用是消除旁瓣（推薦使用HanningHanning窗）窗）窗函數(shù)常用于瞬態(tài)分析（轉(zhuǎn)速變化比較劇烈的情況）窗函數(shù)常用于瞬態(tài)分析（轉(zhuǎn)速變化比較劇烈的情況）傳聲損失分析插入損失分析實際試驗中測量傳遞損失是非常困難的。它反應(yīng)的是消聲器本體的聲學(xué)性能，是消聲器的固有特性。通常用與不同結(jié)構(gòu)的消聲器進行對比

26、分析。此外特別適合缺乏發(fā)動機參數(shù)的情況，也可以將由試驗取得的發(fā)動機出口處的狀態(tài)參數(shù)輸入到聲源模塊且計算速度快。安裝消聲器前后在發(fā)動機排氣口某固定測點處測得的計數(shù)聲級之差，它直接反映了消聲器對發(fā)動機噪聲的消聲效果。該指標能綜合反應(yīng)內(nèi)燃機、消聲器和消聲器尾管的匹配特性。由于插入損失考慮聲源特性，因此必須建立發(fā)動機模型。通常情況下計算插入損失必須建立兩個模型一個帶消聲器的模型和一個不帶消聲器的空管模型，兩個模型在排氣口處的聲壓級之差即為插入損失。此聲波可以轉(zhuǎn)化成聲音文件播放出來，形象直觀。 計算方法：傳遞矩陣（頻域分析）計算方法：傳遞矩陣（頻域分析） 輸入?yún)?shù)：幾何尺寸、邊界條件、初始條件輸入?yún)?shù)：

27、幾何尺寸、邊界條件、初始條件 適用對象：有聲學(xué)分析經(jīng)驗的工程師適用對象：有聲學(xué)分析經(jīng)驗的工程師（使用過其他相似的聲（使用過其他相似的聲 學(xué)分析工具）學(xué)分析工具） 模型中常用的流動部件：模型中常用的流動部件： Pipe Flowsplit Orifice CatalystBrick EndEnvironment EndFlowCap采用傳遞矩陣（采用傳遞矩陣（4pole）來描述系統(tǒng)的屬性）來描述系統(tǒng)的屬性對于每個組件都有一個獨立的傳遞矩陣對于每個組件都有一個獨立的傳遞矩陣例：從位置例：從位置1到位置到位置2的傳遞矩陣為的傳遞矩陣為每個單獨的傳遞矩陣合并成一個大的傳遞矩陣描述整每個單獨的傳遞矩陣合

28、并成一個大的傳遞矩陣描述整個系統(tǒng)個系統(tǒng)222221121111upttttup計算方法：基于平面聲波理論Helmholtz equation壓力、流量的傳遞矩陣形式正向、反向的傳遞矩陣形式聲波傳播、反射的傳遞矩陣形式計算要求：計算要求：計算速度快、只反應(yīng)系統(tǒng)的整體性能計算速度快、只反應(yīng)系統(tǒng)的整體性能不在時域上進行計算不在時域上進行計算不能考慮詳細細節(jié)（部件的流速、壓力不能考慮詳細細節(jié)（部件的流速、壓力etc.)etc.)不考慮空間位置不考慮空間位置 只反映整個系統(tǒng)的響應(yīng)只反映整個系統(tǒng)的響應(yīng)適用的頻率范圍：適用的頻率范圍：AirboxAirbox聲速為聲速為343m/s 343m/s 等效直徑為

29、等效直徑為200mm200mmMufflerMuffler聲速為聲速為500500600m/s 600m/s 等效直徑為等效直徑為350mm350mm最大頻率最大頻率 1000Hz1000Hz主要應(yīng)用范圍：比較幾個消聲器的性能差異主要應(yīng)用范圍：比較幾個消聲器的性能差異1.84*SfreqCDl平均流動平均流動考慮了考慮了MachMach數(shù)的影響數(shù)的影響質(zhì)量流量可以通過每個連接件的質(zhì)量流量可以通過每個連接件的“Initial Mass Flow Rate”“Initial Mass Flow Rate” 獲得獲得lViscoThermalViscoThermal考慮流體粘性和熱力學(xué)性質(zhì)的影響考慮

30、流體粘性和熱力學(xué)性質(zhì)的影響溫度可以通過每個連接件的溫度可以通過每個連接件的“Wall Temperature”“Wall Temperature” 獲得獲得TemplateDescriptionAnalogAcoustSource線性聲源線性聲源 EndFlowSpeakerEndFlowRadiation線性聲學(xué)線性聲學(xué) EndEnvironment, 邊界條件邊界條件EndFlowAnechoicAcoustLinEigen本征頻率的計算本征頻率的計算None (order/mode(natural frequencies)storage flag)AcoustLinTransLoss傳遞

31、損失傳遞損失 AcoustTransLoss& transfer matrixAcoustLinExtMic聲壓級的計算聲壓級的計算 AcoustExtMicrophone& moreAcoustLinInsLoss插入損失插入損失 AcoustInsLossTMBlackBox傳遞矩陣傳遞矩陣 Data把聲源特性定義以下為把聲源特性定義以下為頻率以及每個階次下發(fā)動機轉(zhuǎn)速頻率以及每個階次下發(fā)動機轉(zhuǎn)速的函數(shù)的函數(shù)l一般用一般用speaker模塊模塊聲源特性不是十分重要（傳遞損失的計算）聲源特性不是十分重要（傳遞損失的計算）一般性的分析一般性的分析l特殊的聲源模型特殊的聲源模型數(shù)據(jù)

32、從數(shù)據(jù)從multiload中獲得中獲得每個發(fā)動機對應(yīng)一個聲源每個發(fā)動機對應(yīng)一個聲源出口邊界可以定義為：出口邊界可以定義為：Open end（球型（球型)Flange（半球型）（半球型）Anechoic termination（全消音室）（全消音室）Data （輸入邊界的聲阻抗）（輸入邊界的聲阻抗）可以進行邊界聲阻抗的建模可以進行邊界聲阻抗的建模聲阻抗數(shù)據(jù)可以通過外部文件讀入聲阻抗數(shù)據(jù)可以通過外部文件讀入固有頻率可以反應(yīng)整個系統(tǒng)的響應(yīng)狀況固有頻率可以反應(yīng)整個系統(tǒng)的響應(yīng)狀況反映的是系統(tǒng)受到激勵時自由振動的頻率反映的是系統(tǒng)受到激勵時自由振動的頻率在一個固定激勵作用下進行頻率掃略可以確定在一個固定激勵

33、作用下進行頻率掃略可以確定系統(tǒng)的共振頻率系統(tǒng)的共振頻率所有的固有頻率都可以在后處理里中顯示出來所有的固有頻率都可以在后處理里中顯示出來？固有頻率分析固有頻率分析系統(tǒng)的固有頻率系統(tǒng)的固有頻率RLT結(jié)果顯示結(jié)果顯示計算插入損失計算插入損失允許輸入端為傳遞矩陣允許輸入端為傳遞矩陣可以替代一個組件或者系統(tǒng)可以替代一個組件或者系統(tǒng)TMBlackBox獲取途徑：獲取途徑：應(yīng)用應(yīng)用TMatrixGeneratorTMatrixGenerator進行標準的進行標準的GT-POWERGT-POWER計算計算其他相似軟件其他相似軟件試驗數(shù)據(jù)試驗數(shù)據(jù)理論公式理論公式用戶子程序用戶子程序NoLinear Acoust

34、icLinear AcousticMultiLoadAcoustSource產(chǎn)生聲源特性（產(chǎn)生聲源特性（p/z）TMBlackBox產(chǎn)生傳遞矩陣產(chǎn)生傳遞矩陣（TM） Gap用帶有邊界條件的標準（非線性）的聲用帶有邊界條件的標準（非線性）的聲學(xué)計算產(chǎn)生用于線性聲學(xué)的學(xué)計算產(chǎn)生用于線性聲學(xué)的Blackbox基于時間的流動基于時間的流動/壓力函數(shù)轉(zhuǎn)換成基于頻率的壓力壓力函數(shù)轉(zhuǎn)換成基于頻率的壓力/阻抗函阻抗函數(shù)數(shù)間接計算聲源特性間接計算聲源特性計算方法：計算方法：內(nèi)部計算模型內(nèi)部計算模型外部計算模型外部計算模型外部測量模型外部測量模型管路長度必須可變管路長度必須可變內(nèi)部計算模型：內(nèi)部計算模型：需要系統(tǒng)

35、的體積流量信號和壓力信號需要系統(tǒng)的體積流量信號和壓力信號外部計算模型：外部計算模型：在系統(tǒng)端點傳感出體積流量信號在系統(tǒng)端點傳感出體積流量信號需要加入線性聲學(xué)分析模塊需要加入線性聲學(xué)分析模塊外部計算模型：外部計算模型：通過通過microphone傳感出系統(tǒng)的壓力信號傳感出系統(tǒng)的壓力信號需要加入線性聲學(xué)分析模塊需要加入線性聲學(xué)分析模塊管路長度必須為可變管路長度必須為可變q專用的圖形化前處理程序?qū)Ｓ玫膱D形化前處理程序q圖形化的界面圖形化的界面q建立包括各種零部件的復(fù)雜結(jié)構(gòu)消聲器的三維幾何形狀建立包括各種零部件的復(fù)雜結(jié)構(gòu)消聲器的三維幾何形狀q通過其內(nèi)部數(shù)據(jù)格式數(shù)據(jù)文件自動生成通過其內(nèi)部數(shù)據(jù)格式數(shù)據(jù)文件

36、自動生成GT-POWERGT-POWER模型模型q減少消聲器建模的工作量減少消聲器建模的工作量( (不必做大量的加工和測試）不必做大量的加工和測試）q模型優(yōu)化而準確模型優(yōu)化而準確q為復(fù)雜形狀的建模提供方便為復(fù)雜形狀的建模提供方便l1. 1. 基本概念基本概念l2. 2. 基本操作基本操作l3. 3. 離散離散l4. Interference4. Interferencel5. 5. 模型的快速檢查模型的快速檢查l1.1 1.1 模板模板l1.2 1.2 ShellShell（殼體）（殼體）定義殼體的厚度定義殼體的厚度用于用于GT-POWER中的參數(shù)中的參數(shù)用于用于GT-POWER中的參考模型中的參考模型l1.3 1.3 ShellbaffleShellbaffle（擋板）（擋板）Left end at x=-1Right end at x=1Middle face positinNote:Baffle thickness reduces the effective chamber volume!l1.4 1.4 OrificeOrificeDefine the inlet and outlet port number for assembly linkage in