渐变截面背腔微穿孔管消声器声传递特性分析

为提高微穿孔管消声器的性能,研究了背腔结构对消声器性能的影响。基于一维声传播理论和微穿孔结构吸声理论,推导了渐变截面背腔微穿孔管消声器的声传播理论模型,利用传递矩阵法求出声学传递损失,并将理论计算结果与有限元仿真分析结果进行了比较,在等容积条件下分析了结构参数对传递损失的影响。结果表明:微穿孔管消声器的传递损失曲线在背腔的轴向模态频率处有极小值;对于锥形体结构背腔,增加锥度能够拓宽吸声频带,提高背腔轴向共振频率处的极小值;对于弧形体结构背腔,减小弧形半径能够提高消声器的低频处的吸声效果。     

同轴抗性消声器声学和阻力特性的数值计算与分析

使用三维数值方法计算同轴膨胀腔消声器和直通穿孔管消声器的声传递损失和流动阻力损失，详细研究了进出口管插入膨胀腔内部长度以及进出口的结构形状对消声器传递损失和阻力损失的影响。采用锥形和指数形进出口管、进出口导流环以及穿孔管均能有效地降低流动阻力损失，而对消声器的低频消声性能影响较小，但对中高频消声性能影响很大。     

穿孔扩张消声结构的声场传递矩阵研究

基于管道声学理论,分析了气流和声波同时通过穿孔孔径的穿孔管扩张消声结构的声传递基理,通过等效物理模型简化与单元划分,推导其声场传递矩阵,理论计算与实验结果对比表明,所建数学模型具有较高的预测精度.     

穿孔管消声器声学特性的有限元分析

三维有限元法被发展用于预测和分析穿孔管消声器的声学性能。直通穿孔管消声器和三通穿孔管消声器传递损失的有限元计算结果与实验测量结果吻合良好，表明了三维有限元法预测穿孔管消声器声学性能的适用性和精度。进而有限元法被用于研究几何结构对三通穿孔管消声器声学性能的影响，结果表明，中间管插入端腔会使共振频率向低频偏移，在三通穿孔管消声器的右侧增加端部共振器能获得良好低频消声效果。     

多腔穿孔管消声器传递损失参数灵敏度分析

传递损失作为穿孔管消声器声学性能的评价指标,可以采用有限元法计算。文章提出数值联合仿真方法计算其传递损失,并与试验结果进行对比验证。进而采用该方法结合正交实验法研究多腔穿孔管消声器传递损失参数灵敏度。研究结果表明,数值联合仿真方法可以准确计算穿孔管消声器传递损失,比传统方法节省2/3的时间。在中频段,进出口管半径、扩张腔半径和第一腔结构参数对多腔穿孔管消声器传递损失影响明显。     

微穿孔板传递矩阵计算方法的改进及实验

传统的声电类比法对双层微穿孔板吸声结构进行计算时，忽略了空腔声质量的影响，对于空腔距离比较短，频率比较低时是适用的，但是当空腔距离比较大或频率比较高时，则存在误差。用传递矩阵法对微穿孔板吸声结构进行分析：解决了空腔声阻抗的近似计算带来的误差；对于微孔部分传递矩阵中的声阻抗计算仍然采用马大猷教授的理论，不需要引入修正参数δx。通过上述工作，进行了微穿孔板吸声结构的吸声系数的计算和相应的实验验证，理论计算结果与实验数据吻合良好。     

汽车消声器声学特性的声传递矩阵分析

根据声传递矩阵法,分析了一种汽车消声器的传递矩阵,计算了该消声器的传递损失。并利用M ATLAB软件,分别分析了进气管内伸长度、排气管内伸长度、支撑板间距、穿孔直径、穿孔管壁厚、穿孔管直径对消声器传递损失的影响。结果表明:从总体趋势上看,进气管内伸长度越大,消声器的平均传递损失越大,但内伸长度为30 mm时消声器的平均传递损失最大;排气管内伸长度越大,消声器的平均传递损失越大,但内伸长度为30 mm时平均传递损失最大。支撑板间距对消声器传递损失影响较小,但当支撑板间距为原始长度时,消声器的平均传递损失最大。穿孔直径越大,消声器的平均传递损失越大。穿孔管壁厚越大,消声器的平均传递损失越小。穿孔管直径越大,消声器的平均传递损失越小。     

双层分流对冲穿孔管结构消声特性研究

发动机排气系统中的噪声特性为高频、宽频带，以及排气气流作用下产生的再生噪声，传统的消声结构不能有效地解决该噪声问题。因此，提出通过将锥形分流单元与双层穿孔管相结合的消声方法。首先通过一个锥形分流单元对进入消声器的气流进行分流，分流后的气流在第一层穿孔管外腔得到充分的减速，再经过第一层穿孔管进行初次消声，然后通过第二层穿孔管进行二次消声，最后通过第二层穿孔管上的小孔进入到对冲腔，使气流在对冲腔发生对冲，气流在对冲的过程中速度逐渐降低，再生噪声减小消声效果增强。通过对双层穿孔管结构的传递损失进行推导，分析结构参数对消声性能的影响，得到传递损失的影响因素与变化特性，并进行实验验证。实验结果表明：提出的消声方法能够在高频入射声波的情况下维持较高的传递损失和较宽的消声频带。     

进气系统微穿孔管消声器设计与优化

针对某车型进气系统在高转速时的宽频带进气噪声问题,提出了一种多腔微穿孔管消声器结构。根据传递矩阵法,建立了有流条件下多腔微穿孔管消声器传递损失计算模型;针对研究车型进气口噪声的频谱特性,采用多种群遗传算法对多腔微穿孔管消声器的结构参数进行优化设计,通过阻抗管台架和实车测试验证了消声器消声效果。结果表明,优化的多腔微穿孔管消声器能够有效拓宽降噪频带,消声器传递损失预测结果与实验测试结果一致,验证了所提出的传递损失计算模型的准确性及优化算法的有效性;在实车进气系统中采用该微穿孔管消声器后,进气噪声在600~1800 Hz中高宽频段以及200~400 Hz低频段均有明显降低,证实了所提出的多腔微穿孔管消声器的实际宽频消声特性。     

用传递矩阵法分析微穿孔板的声学特性

微穿孔板吸声结构以其众多的优点,在噪声控制领域得到越来越广泛的应用。因微穿孔板结构中涉及大量的参数,在穿孔板层数较多时,用声电类比法或试验的方法研究微穿孔板结构的吸声性能将变得非常复杂。传递矩阵法尤其适于多层结构的分析,且易于用计算机编程实现。文章推导了用传递矩阵法计算微穿孔板结构声学性能的计算公式,并与用声电类比法计算的结果、试验测定数据进行了对比,结果显示,传递矩阵法是可以作为微穿孔板结构设计的一种简单而有效的参考方法。     

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。     

管道结构中含同轴穿孔管时的声传播特性

本文着重分析研究管道结构中含同轴穿孔管时的声传播特性，借助成熟的管道声学理论对典型结构作了严格的分析，阐明了结构内的存在两种类型声波：一为普通的平面声波，声压的相位和振幅在穿孔管内外区域保持相同；另一为特殊的声波，它由于穿孔管壁的耦合作用而产生，其声压的相位在内外区域正好相反，而振幅与截面积成反比，并且波数也与平面波的波数有所不同。文中对含同轴穿孔管的一些典型结构，作了定量分析，导出进口界面上声阻     

穿孔管与超材料薄膜耦合的消声结构的设计及性能研究

用于消减宽频带低频噪声的消声器的结构尺寸较大,且消声性能较差。因此,利用穿孔管的宽带消声特性和膜结构对低频噪声良好的消声性能,设计了穿孔管与超材料薄膜耦合的消声结构。分析了消声结构的消声机理,仿真分析了消声结构参数对消声性能的影响。结果表明：主管道内声波与消声结构谐振系统的耦合强度越大,薄膜的振动越剧烈,反射回上游管道的声波越强,则传入下游管道的声波越弱;消声结构传递损失峰值所对应的频率与超材料薄膜的第1阶共振频率基本一致。设计了螺旋形消声结构,对其消声性能进行仿真和实验测试,结果表明仿真结果与实验结果吻合较好。研究结果可为宽频带低频噪声的控制提供有益参考。     

空调用铜管穿孔失效分析

某空调用铜管在使用中发生穿孔渗漏。对该铜管进行了化学成分、力学性能以及扫描电镜和能谱分析等试验。结果证明，含氯、硫的冷却液对铜的腐蚀是形成铜管穿孔失效的主要原因，其它杂质元素的存在对加速失效也起了一定的作用。     

冷凝器冷却水通道声传递特性

为阐明冷凝器冷却水通道的声传递特性、提高循环水系统声学设计能力,将换热方程和一维平面波方程耦合,推导得到换热管内冷却水声传递矩阵,针对冷凝器几何结构建立总传递矩阵并求解得到其冷却水通道声传递损失。建立试验系统验证了冷凝器冷却水管路声传递损失计算结果。根据换热管双向流固耦合分析计算结果,管外蒸汽绕流对换热管内冷却水脉动压力的影响可以忽略,冷凝器进出口管内水声和管壁振动测试结果也表明,该系统内冷却水脉动和管壁振动耦合紧密,管内流体脉动是管壁振动的主要激励源。研究结果还表明,通过调整冷凝器冷却水通道结构参数可以调节冷却水声传递损失。     

Experimental study on cooling enhancement of crushed rock layer with perforated ventilation pipe under air-tight top surface

Under the warm and ice-rich nature of permafrost and the scenarios of climate warming on the Qinghai-Tibet Plateau, it will be necessary to use combinatorial techniques of cooling the ground temperature in the proposed Qinghai-Tibet Express Highway of construction. For the crushed rock highway embankment embedded a perforated ventilation pipe in permafrost regions of the Qinghai-Tibet Plateau, the mechanism of impact on the cooling capability enhanced by a perforated ventilation pipe in the air-tight crushed rock layer was studied using laboratory experiment. All boundary conditions at each edge of the crushed rock sample with dimensions of 100 × 60 × 100 cm except the inlet and outlet of the perforated pipe are air-tight. A ventilation steel pipe with an inner diameter of 8 cm was drilled with many small holes with a diameter of 1 cm and horizontally embedded in the length direction of the crushed rock sample with a depth of 53 cm. The laboratory experiments with a periodically fluctuating air temperature in the inner test tank regulated by program control were performed. The perforated pipe is only ventilated during the negative temperature fluctuation period in the inner test tank. The results show that the heat transfer processes in the crushed rock layer embedded a perforated ventilation pipe with an air-tight surface include pure heat conduction, forced convection that occurs in the crushed rock layer forming directly a pore air circulation in conjunction with the in-duct air by the small holes of perforated pipe wall absorbed from the inner test tank, and convective heat transport between the in-duct air and the inner surface of ventilation pipe wall. When air temperatures in the inner test tank are colder than the pore air temperatures in the crushed rock region around the perforated ventilation pipe, the perforated ventilation pipe can produce a significantly enhanced cooling of the crushed rock layer base due to the direct formation of a complete pore air circulation in the crushed rock layer in conjunction with the in-duct air via the small holes of the perforated pipe wall. When the fluctuating air temperature in the inner test tank rises from a minimum value to a warmer one than the pore air temperature in the crushed rock region around the perforated pipe during the negative temperature ventilating period, a warming process begins to occur in the crushed rock layer due to a warmer in-duct air absorbed from the inner test tank. This stronger warming process in the crushed rock region around the perforated pipe may decrease the cooling capability of the air-tight crushed rock layer. Thus, in order to avoid this warming process at this stage before ventilating end, the ventilating end time of ventilation pipe ought to be brought forward.     

Transmission of light through magnetic nanocavities

The transmission of light through a metallic film stack on a transparent substrate, perforated with a periodic array of cylindrical holes/nanocavities, is studied. The structure is fabricated by using self-assembled nanosphere lithography. Since one layer in the film stack is made of a ferromagnetic metal (iron), exposure of the structure to a solution containing iron oxide nanoparticles causes nanoparticle accumulation inside the nanocavities. This changes the dielectric constant inside the nanocavities and thus affects the light transmission. Simulations are in good agreement with experiment, and show large sensitivity of the response to the amount of iron oxide nanoparticles deposited. This could be used in various sensor applications.     

汽车排气消声器三维声场分析

采用三维有限元法对某车型排气消声器进行优化设计,根据传递导纳理论对消声器穿孔管和穿孔板进行处理,建立数值模型并进行三维声场仿真分析,获得主副消声器总成的传递损失;运用双负载四传声器法测试消声器传递损失,测试结果表明三维有限元法预测消声器声学性能有较高的精度,根据仿真结果和消声器设计原理,对主消声器进行优化,可提高排气系统声学性能,满足汽车噪声排放法规的要求。