计及气流的同轴穿孔管排气消声器消声性能的研究

基于传递矩阵法,推导基本传递矩阵建立数学模型,运用Matlab数学编程软件编制程序,仿真计算了轴向穿孔管消声器的插入损失随频率、结构参数变化的三维图以及气流速度和温度对消声性能影响的三维图,仿真结果表明：穿孔率、穿孔管壁厚、气流速度和温度对消声器消声性能有着重要影响,这对消声器设计及改进有着重要的指导意义。     

耦合共振型进气消声器声学特性分析

 为了拓宽消声频带、提高消声量,克服传统串并联腔体结构安装空间大等缺点,研究了一种新型耦合共振型进气消声器．利用一维平面波理论探究了Helmholtz消声器的消声机理;为准确模拟消声器突变结构处的高阶次声波,建立了并联共振腔结构和新型结构Helmholtz消声器的声学有限元计算模型;计算、分析、比较了各结构的消声特性,重点研究了新型结构尺寸参数对其共振频率与传递损失的影响．计算结果表明：由于腔体间空气耦合共振作用,两腔耦合共振型Helmholtz消声器具有3个共振频率;两共振腔连接管的长度与直径是影响该结构消声性能的关键尺寸,减小连接管长度或者增大直径都可以拓宽消声器的消声频带,提高消声性能．这将为主动、被动耦合共振型进气消声器的设计提供重要参考．     

双模态消声器低频消声特性分析及应用

低频阶次噪声占居排气噪声的主要成分,且对排气噪声声品质有着重要影响,双模态消声器对于排气低频噪声具有良好的控制效果,但目前还缺乏深入的消声特性分析及快捷的实际应用设计方法。建立最简双模态消声器结构,通过三维数值仿真,发现双模态消声器具有低频消声峰值,且随着阀体开度的增加,峰值频率向高频方向移动,并通过声压云图分析确定发挥低频消声作用的腔室。针对双模态消声器中的共振腔部分,通过一维/三维混合仿真方法,提取阀体结构的声学参量,建立基于集总参数的声学特性预测模型。仿真分析发现随阀体结构开度变化的阀体部分声质量抗,是影响消声峰值频率移动的关键。通过集总参数预测模型设计了匹配某款汽车的双模态消声器,并通过数值仿真及传递损失实验验证了设计参数的正确性。进行实车测试,结果表明匹配设计的双模态消声器降低了排气四阶噪声,验证了提出的正向匹配设计方法的有效性。     

共振型进气消声器腔体尺寸对其共振频率影响研究

亥姆赫兹共振腔结构简单,且有良好的低频消声性能,近几年来广泛地应用于发动机进排气消声上.由于其消声有效带宽很窄,共振频率的精确确定直接关系到消声器能否有效消声,但是通常所采用的集中参数模型有时候会失效.建立了共振腔型消声器一维轴向声传播模型,揭示了圆形旁支型共振进气消声器的消声机理.同时对连接管长度的修正问题做了阐述,得出了共振腔一维轴向传播模型共振频率的计算公式.此外,设计了发动机进气消声器性能测试专用实验台,从实验角度研究了共振频率与腔体尺寸之间的关系.撰写为正确设计亥姆赫兹共振腔型进气消声器提供一个重要方法.     

一种进气消声器设计及其在拖拉机中的应用

某型号拖拉机的发动机进气系统噪声过大,严重影响驾驶员身心健康,需对其进行降噪设计。首先,基于试验测试,分析进气噪声特征。其次,基于直通穿孔管消声理论,将直通穿孔管结构看做一种共振消声单元,提出并设计一种针对宽频带噪声的多腔共振型消声器结构。同时,采用声学有限元软件Virtual.Lab对该消声器声学性能进行仿真研究。最后,将该消声器加装在实车上进行试验验证。结果表明,数值模拟结果与试验结果能较好吻合,所设计的消声器能明显降低发动机进气噪声,消声量达到15 d B(A),优于国标要求。     

空调抗性消声器解析模型建立与关键参数修正

为提高空调抗性消声器解析设计选型的准确性,分别建立扩张室消声器、插入管消声器及连体消声器的解析模型,通过解析模型研究消声器结构参数对消声性能的影响,并利用声学分析软件对关键结构参数进行修正,确定修正方法。修正后消声频响曲线与仿真计算基本重合,修正后的消声频率误差控制在±2%以内,表明修正后的解析模型具有较高的准确度。     

压缩机吸气消声器腔室密封性对传声损失的影响分析

以某压缩机吸气消声器为研究对象进行研究。该消声器为四腔结构,含有两个共振腔,两个扩张腔。针对各腔之间存在泄漏问题进行仿真分析与实验验证,采用有限元声学软件分析其传声损失,并在半消音室中进行压缩机噪声测试。对比分析发现,两共振腔之间泄漏会导致共振腔失效,两扩张腔之间泄漏会导致扩张腔传声损失下降,扩张腔与共振腔之间泄漏会导致共振腔消声频率增大,扩张腔消声频率减小。如果两个泄漏的腔分别连接消声器进出口,则所有腔消声峰值都会消失,传声损失大幅下降。     

非同轴穿孔矿用汽车排气消声器声学性能分析

根据管道一维平面波理论对非同轴穿孔消声器，建立声学控制方程。方程解耦后，使用传递矩阵法，求取消声器的总传递损失值，仿真分析各结构参数对传递损失的影响；并对实际消声器进行测量，验证仿真预测的结果，为进一步完善消声器的设计提供相应的依据。     

三角截面内管的阻抗复合消声器声学特性研究

以三角截面内管阻抗复合型消声器为研究对象,推导其消声量数学表达式,基于GT-POWER软件建立消声器传递损失和阻力损失计算仿真模型,分析消声器结构、材料参数与消声性能的关系,得到孔径、穿孔率、变径管倾角、吸声材料及容重对消声器传递损失及背压的影响规律,并通过实验验证仿真结果的正确性。研究结果可为具有三角截面消声器的设计和优化提供参考。     

基于DOE的挖掘机排气消声器结构优化设计

以某型挖掘机的排气消声器为例,通过现场测试及仿真分析,找出了消声量较小的频率段。运用DOE方法,对各消声单元主要尺寸进行参数化建模,安排优化拉丁方试验,分析各消声结构对其消声性能的贡献量。通过多目标优化计算得到最优化的消声器结构参数。优化后消声器的模拟计算结果表明,改进后的消声器在目标频率段的消声量明显提高。     

多共振消声器串联系统声学特性分析及应用

针对内燃机进气系统需良好的低频消声效果而可用空间有限的问题,研究多个消声器串联后的声学特性。基于共振消声器集中参数模型,推导消声器串联后系统主消声频率公式并验证。结果表明,双共振消声器串联系统有两主消声频率,即小于、大于下端消声器的偏频;增加体积比时较小的接近偏频,较大的远离偏频;长度比等于1、面积比小于等于1时串联系统所需体积小。串联系统消声器结构参数均相同时主消声频率个数与消声器个数相同。基于此,对某商用车进气系统进行降噪设计,使200 Hz以内的传声损失整体提高约5 d B。     

矩形共振腔截面纵横比对其共振频率影响研究

亥姆赫兹共振腔具有良好的低频消声性能,被广泛地应用于低频消声方面.在实际应用中,共振腔的使用往往受到安装空间的限制,有时候只能安装矩形腔.利用定体积定长度时的矩形共振腔模型,从理论上探讨了腔体纵横比对共振腔共振频率的影响.同时设计了发动机进气消声器性能测试专用实验台,从实验角度研究了腔体截面纵横比与共振频率之间的关系.理论与实验初步结果表明,在算例条件下截面纵横比对共振频率影响不大,在应用时可以不考虑纵横比问题.所讨论内容对其它条件下的研究有借鉴作用.     

中隔板对片式阻性消声器的影响分析

片式阻性消声器的消声能力决定于消声片的吸声系数,消声片内的中隔板对吸声系数影响的详细分析对消声器的设计和应用具有重要意义。应用传递矩阵法并结合声波在吸声材料中的传播理论,建立了片式阻性消声器内多层消声片的吸声系数计算模型,计算了消声器内不同消声通道的吸声系数,通过对比分析不同消声通道的吸声系数,讨论了中隔板对片式阻性消声器消声能力的影响。以实际消声器为例,通过计算吸声系数和实际的插入损失测试,对比两种结果,显示两者在随频率变化的趋势上吻合良好,验证了消声片内设置中隔板对消声器消声效果在不同频段具有不同的影响,在低频和较高频率范围内,中隔板具有积极作用,而对于中频段,中隔板具有消极作用。     

穿孔管消声器横截面模态及消声特性的有限元分析

将有限元法应用于计算穿孔管消声器的横截面模态频率,推导了相应的有限元公式并编写了计算程序。对于圆形同轴结构的模态频率,有限元法计算结果与解析法计算结果吻合良好,表明了有限元法预测穿孔管消声器横截面模态的准确性。之后将有限元法应用于计算和分析孔径、穿孔率和穿孔管偏移对直通穿孔管消声器横截面模态和消声特性的影响。结果表明,穿孔率低于40%时,孔径减小或穿孔率增大均能使(0,1)阶模态频率升高,消声器中频消声效果变好;穿孔率高于40%后,孔径和穿孔率对(0,1)阶模态频率影响较小。对于非同轴结构,平面波截止频率为第2阶模态频率,对于给定的孔径和穿孔率,穿孔管偏移对第2阶模态频率影响较小。     

均匀流直通穿孔管消声器声学特性预测的有限元法

将有限元法应用于预测有均匀流存在时直通穿孔管消声器的声学特性,推导了考虑运流效应的有限元法计算公式,并给出了声学特性的计算方法和数值实施过程。传递损失数值计算结果表明,随着气流马赫数的增加,消声器中高频的消声量有所增加。为精确预测直通穿孔管消声器的声学特性,流速对消声器内声传播的影响应加以考虑。     

The Dynamic Response of a Resonant Frequency Tracking System

A study of a resonant frequency tracking system, to be used in measurement systems where the sensing element is a resonant structure is presented. The tracking system was used to lock an oscillator to the resonant frequency of a cavity operating in the X-band. The resonant frequency of the sensor was assumed to be a function of the quantity being measured. A theoretical analysis of the resonant frequency tracking system was done for both linear and nonlinear operations resulting from the properties of the sensor. A model of the tracking system was designed and an analysis of the system response was performed using computer techniques.     

一种谐振式传感器频率特性测试平台

谐振式传感器的谐振频率和Q值可以通过其频率特性计算得到,因此需要有一种通用的测试平台来测量各种不同谐振式传感器的频率特性.本文描述了一种谐振式传感器频率特性测试平台,并提出了一种采用间歇激励方法测试谐振式传感器谐振频率的新方法,采用线性调频信号激励谐振式传感器,传感器自由振动状态下的振动频率即是传感器的谐振频率;测得传感器自由振动状态下的振动频率,即可得到谐振式传感器的谐振频率.     

Analysis of the resonant frequency of the octagonal split resonant rings with metal wires

The resonant frequency determined by octagonal split resonant rings (SRRs) is presented and analyzed. The simulated results show that the resonant frequency improves when the opening size of the SRRs becomes larger, and that enhancement of the coupling degree can improve the resonant frequency and widen the band. Four samples are designed to implement the experimental measurement. The results show that the bandwidth of the resonant frequency becomes wider when the thickness of the substrate becomes thinner, and the resonant frequency is shifted by changing the cell size. It is demonstrated that the experimental results show good agreement with the theoretical analysis.     

基于性能可调阶梯型变幅杆的超声波振子调谐研究

为减小超声波振子外接负载时其谐振频率漂移的幅度,使用机电等效电路法和COMSOL Multiphysics 5.3有限元仿真软件设计制造了一种基于性能可调阶梯型变幅杆的超声波振子。对该超声波振子的谐振频率进行有限元仿真和现场测试。以超声清洗机为例,搭建与其原理相似的试验装置,以不同液面高度的水作为变幅杆的外接负载,探究在不同外接负载情况下,调节连接在变幅杆处压电晶堆的调谐电感对解决超声波振子谐振频率漂移问题的有效性。试验结果表明：随着水杯中液面高度的增加,超声波振子的谐振频率整体呈上升趋势;通过在变幅杆的压电晶堆处外接调谐电感,超声波振子的谐振频率会得到一定的补偿,可重新回归到原始设定的谐振频率值附近。研究表明在使用超声波振子进行超声辅助加工时,该超声波振子对减小外接负载引起的谐振频率漂移幅度具有一定作用。研究结果可为超声波振子的调谐提供新思路和新方法。