第6章 消聲器-噪聲控制

汽車噪聲控制第六章消聲器第一節(jié)噪聲控制的基本途徑定義消聲器是一種阻止聲音傳播而允許氣流通過的降噪裝置降噪效果空氣動力機械的輸氣管中或進、排氣口安裝合適的消聲器，能使空氣動力機械進、出口噪聲降低20～50dB應用消聲器廣泛用于各種風機、內燃機、空氣壓縮機、燃氣輪機及其他高速氣流排放的噪聲控制中。第一節(jié)噪聲控制的基本途徑設計要求

1）整個頻率范圍內有足夠消聲量，力求避免氣流再生噪聲2）阻尼損失小，消聲器消耗功率要盡可能小3）能耐高溫、耐腐蝕、機械性能好，工作可靠，使用壽命長4）殼體及內部隔板有足夠剛度，減小輻射噪聲5）消聲器的外形尺寸應與整車協(xié)調6）結構簡單，工藝性好，成本低消聲量消聲量消聲器頻率范圍阻力損失傳聲損失（隔聲量）

1.1消聲器的性能評價指標一、消聲器的評價指標和類型顯然傳聲損失和插入損失在數(shù)值上會略有不同插入損失空間某固定點所測得的安裝消聲器前后的聲壓級或聲功率級之差插入損失反映了消聲器的實際降噪效果，同時測量簡便易行，應用廣泛插入損失不僅與消聲器有關，還與聲源特性和消聲器末端阻抗有關消聲器入口和出口處的聲功率級之差，表征輸入輸出噪聲能量的相對變化關系傳聲損失反映了消聲器本身傳播聲波的特性，與聲源和末端阻抗沒有關系理論分析和設計時使用傳聲損失比較方便，實際測量比較困難消聲器頻率范圍消聲器頻率范圍消聲量阻力損失一般要求消聲的有效頻率范圍越寬越好人敏感的頻率范圍有足夠的消聲量聲源輻射噪聲大的頻率段應有較大的消聲量一、消聲器的評價指標和類型沒有統(tǒng)一的定量評價標準指具有顯著消聲量的頻率或頻帶1.1消聲器的性能評價指標阻力損失消聲器頻率范圍消聲量阻力系數(shù)

靜壓差與其測點端面的動壓之比一、消聲器的評價指標和類型功率損失比（汽車內燃機排氣消聲器）安裝消聲器前后發(fā)動機功率差與未安裝消聲器時發(fā)動機功率的百分比反映了消聲器的阻力損失對內燃機性能的影響一般要求功率損失比小于5%靜壓差消聲進口和出口處的靜壓差1.2消聲器的性能評價指標1.2消聲器的分類（按消聲機理不同分）一、消聲器的評價指標和類型1、阻性消聲器利用吸聲材料，增大聲阻，實現(xiàn)消聲中、高頻范圍具有良好的消聲效果1.2消聲器的分類（按消聲機理不同分）一、消聲器的評價指標和類型利用截面突變、旁支管和共振腔等造成阻抗失配（主要是聲抗）實現(xiàn)消聲消聲頻帶較窄，中、低頻范圍消聲效果良好2、抗性消聲器1.2消聲器的分類（按消聲機理不同分）一、消聲器的評價指標和類型綜合了阻性和抗性消聲的優(yōu)點3、阻抗復合式消聲器4、主動消聲器傳感器測量上游聲波，控制發(fā)生器在下游產生特定聲波，使之恰好與管道中原來的聲波相干涉而相互抵消，實現(xiàn)消聲消聲器技術發(fā)展的一個重要方向第二節(jié)阻性消聲器1、原理

利用吸聲材料安裝在氣流通道內制作而成

多孔吸聲材料是聲能量被吸收并耗散2、分類

直管式、折板式、聲流線式彎頭式、片式、蜂窩式、迷宮式3、隔聲量計算

實測法得到隔聲量第二節(jié)阻性消聲器4、設計步驟1）確定消聲器結構型式（流量、流速—截面尺寸—結構形式）2）正確選用吸聲材料3）確定消聲器長度

長度增加，消聲量和阻尼損失增加

由聲源強度和降噪要求決定4）合理選擇吸聲材料的護面結構5）考慮高頻失效、氣流速度和氣流再生噪聲等因素，驗算消聲

效果

第二節(jié)阻性消聲器5、設計注意問題

減小氣流阻力、防止過大消耗機械功率；

增加吸聲材料與聲波的接觸長度和表面積；

使用下限頻率（吸聲材料性質決定）；

使用上限頻率（消聲器結構尺寸決定）第三節(jié)擴張式消聲器1、特點

中低頻時，消聲效果好，對高頻效果差2、原理：

管道截面突變引起阻抗變化，聲波反射回去

通過改變擴張室和內接管長度，使前進聲波與不同界面上反射聲波發(fā)生干涉而相互抵消3、單腔式消聲器隔聲量的計算

假設：管道內氣體是均勻理想介質，且勿流動；管道壁面無振動，聲波以平面波的形式沿管道軸向傳播，聲能不向管外傳播第三節(jié)擴張式消聲器平面波：

其中：分界面上，聲學邊界條件：體積速度連續(xù)：流入的流量率與流出的流量率必須相等由上述兩個邊界條件得：聲壓反射系數(shù)：其中：稱為擴張比第三節(jié)擴張式消聲器聲強反射系數(shù)：聲強透射系數(shù)：可見：擴張管和收縮管，透射系數(shù)僅與擴張比有關，與截面積無關單腔擴張式消聲器隔聲量：汽車消聲器入口與出口截面積相等，則：第三節(jié)擴張式消聲器與斷面交接處，有連續(xù)方程：與斷面交接處，有連續(xù)方程：由于，則由上式可知：由歐拉公式可得：第三節(jié)擴張式消聲器隔聲量：由曲線可知：

隔聲量是

的周期函數(shù)，當時，消聲量最大，此時

，則最大隔聲量對應的頻率：第三節(jié)擴張式消聲器消聲量最大，則：；消聲量最小，則：結論：擴張室長度為四分之波長的奇數(shù)倍，消聲量最大；

擴張室長度為四分之波長的偶數(shù)倍，消聲量最小隔聲量與擴張比有關,隨擴張比增大而增大,與擴張腔長度無關;

隨著擴張腔的長度增加,最大隔聲量對應的頻率向低頻移動消除通過頻率方法：

兩段分別插入和長度的插入管

采用不同長度的多級擴張腔消聲器(級數(shù)不能過多、耦合作用影響)第四節(jié)共振式消聲器結構原理：

共振式消聲器通過管道開孔與霍姆赫茲共振腔相連而成的結構聲阻抗突變界面：

聲壓連續(xù)：

體積速度連續(xù)：入射，反射和透射的聲阻抗相等：故：第四節(jié)共振式消聲器共振器聲阻抗為；

其中：為聲阻；，有效長度由于，故代入體積速度連續(xù)方程整理得：與聲壓連續(xù)聯(lián)立得：隔聲量：其中：，，，第四節(jié)共振式消聲器共振器通常即聲阻很小，可忽略，則隔聲量得：

具有明顯選擇性，共振消聲量很大；降低量與k有關，k越小曲線越尖拓寬消聲頻率范圍方法：1）采用較大的k值2）增加共振腔聲阻，填充吸聲材料3）多級串聯(lián)，共振頻率錯開第五節(jié)阻抗復合式消聲器第六節(jié)消聲器設計中幾個問題1、氣流對消聲器的影響

產生氣流再生噪聲；

高速氣流沖擊管道、殼體和隔板，引起振動，輻射噪聲

小于30m/s，擴張式消聲效果影響小，不允許大于50m/s大于50m/s，共振式消聲器共振峰明顯消失2、消聲器擴張比的選擇

消聲器出、入口不得小于排氣歧管或排氣道

避免排氣背壓增高，增大功率損失