穿孔管阻性消声器消声性能计算及分析

一维解析法和三维子结构边界元法被用于计算和分析穿孔管阻性消声器的消声性能，以及考查消声器内非平面波对消声特性的影响。直通穿孔管阻性消声器传递损失的预测结果与实验测量结果比较表明：一维解析法只适合于消声器的低频声学性能计算，对于高频声学性能的精确预测需使用三维计算方法。边界元法进而被用于研究吸声材料的填充密度（流阻率）和几何参数对穿孔管阻性消声器消声性能的影响。增加吸声材料的填充密度、穿孔管的穿孔率和穿孔长度、以及吸声材料的厚度，均能有效地改善阻性消声器的中高频声学性能，而对消声器的低频消声效果影响较小。     

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。     

非均匀流条件下穿孔管消声器传递损失计算方法与特性分析

实际应用中的消声器通常具有比较复杂的内部结构,其内部流体速度分布不均匀,而且消声器内部的回流管路和穿孔元件使得消声器内部的流体流动更加复杂,其消声性能不可避免地受到流体流动的影响。为了计算非均匀流条件下穿孔管消声器的传递损失,应用计算流体力学(Computational Fluid Dynamics, CFD)软件FLUENT计算消声器内部的流场,然后将流体属性通过网格映射的方式转移到LMS Virtual Lab声学有限元模型中,并且选用不同的穿孔阻抗模型计算消声器的传递损失,计算结果与实验测量结果进行了比较。文章对消声器内部流场的流动特征也做了仔细地分析,并研究了气体流速对消声器传递损失的影响,随着气体流速的增加,消声器的传递损失会增大,共振峰的峰值会减小。     

微穿孔管共振频率预测方法研究

微穿孔管具有良好的宽带消声效果,但随着结构参数的微小变化,共振频率将发生较大的偏移。该文基于Python多元线性回归算法可以对数据并行处理,速度快能够同时处理数值型和分类型特征等优点,搭建微穿孔管共振频率预测模型,采用三维建模软件绘制多种不同结构的穿孔管模型,然后利用Comsol声学仿真软件计算穿孔管共振频率,收集穿孔率、穿孔深度、背腔深度与共振频率的数值对应关系。在Jupyter notebook开发平台,运用Numpy、Pandas数据预处理框架,Sklearn数据分析模块等工具来搭建穿孔管共振频率的线性回归预测模型,可以直接呈现出结构参数对微穿孔管共振频率的影响。最后,基于预估模型设计一种模块化穿孔管串并联耦合的消声器结构,具有连续宽带消声效果,在微穿孔管消声器的设计优化方面具有一定的工程应用前景。     

穿孔管阻性消声器横向模态和声学特性计算与分析

应用二维有限元法计算穿孔管阻性消声器的横向模态,利用数值模态匹配法计算其传递损失,推导了相应的公式并编写了计算程序。对于圆形同轴穿孔管阻性消声器的传递损失,数值模态匹配法计算结果与三维有限元法计算结果以及实验值吻合良好,表明了二维有限元法计算穿孔管阻性消声器横向模态和数值模态匹配法预测消声性能的准确性。进而分析孔径、穿孔率、吸声材料的密度和穿孔管偏移对圆形直通穿孔管阻性消声器横向模态和消声特性的影响。结果表明,孔径减小、穿孔率增大,或者穿孔管偏移量增大均能使消声器有效的平面波区域变宽,高频消声效果变好,但中频消声效果变差;增加吸声材料的填充密度则能提高消声器中高频的消声量。     

穿孔管消声器消声性能的有限元计算及分析

使用有限元法计算穿孔管消声器的传递损失,并与实验测量结果进行了比较,二者吻合良好。穿孔率 相同而孔径不同的两个穿孔管消声器的传递损失与具有相同直径和长度的简单膨胀腔消声器的传递损失比较表 明,穿孔管对消声器的低频性能影响较小,而对中频消声性能影响很大、对高频消声性能影响有限。     

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。     

装载机消声器的消声性能的仿真计算与分析

采用三维声学有限元法研究消声器的进出气口轴向角度对消声器声学性能的影响规律。结果表明,在中低频段,轴向角度对消声器传递损失影响很大,当轴向角度为60度时,对传递损失的影响最为显著;改进后的消声器改善了原消声器的消声性能。由于消声器进出气口轴向角度对消声性能的影响,这为消声器的设计提供了借鉴。     

多穿孔管板阻性消声器的声学特性研究

应用包含高阶模态声波的二维解析法研究多穿孔管板阻性消声器的声学性能,消声器传递损失的计算结果和实验结果吻合良好.分析了穿孔率和吸声材料的流阻率对阻性消声器声学性能的影响,并且研究了具有组合式阻抗及组合流阻率吸声材料的多穿孔管板消声器的声学特性.结果表明:不同类型的组合式阻抗及组合流阻率的吸声材料对消声器在不同频段的消声性能产生一定影响.     

穿孔管阻性消声器声学特性的有限元分析

将有限元法应用于预测穿孔管阻性消声器的声学性能。直通穿孔管阻性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,表明了有限元法预测穿孔管阻性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吸声材料的填充密度(流阻率)、吸声材料的厚度和穿孔率对穿孔管阻性消声器声学性能的影响,结果表明,增加吸声材料的填充密度,可以改善中高频消声性能,并使峰值频率向低频方向移动;增加吸声材料厚度,可以改善阻性消声器的中高频消声性能,而对低频声学性能影响较小;膨胀腔包覆吸声材料可以改善中高频消声效果,同时消除通过频率;增加穿孔率,可以提高穿孔管阻性消声器的高频消声性能,并使共振峰向高频方向偏移;吸声材料背后增加空气腔,可以在较宽的频率范围内获得较为平坦的消声曲线。     

部分穿孔管消声器声学性能有限元分析

穿孔管消声器因具有良好的声学性能和较低的压力损失而被运用于消除内燃机排气噪声。通过运用有限元法研究部分穿孔消声器穿孔率、插入长度、周向和轴向穿孔分布、扩张腔直径等设计参数对消声器消声性能的影响。得到如下结论:穿孔率增大、插入长度变短会引起低频共振峰向高频方向偏移;穿孔率增大、扩张腔直径减小都会引起有效消声频率范围的拓宽;穿孔的轴向、周向分布对消声器消声性能没有影响。     

声学与CFD分析用于小型挖掘机的噪声控制

针对某小型挖掘机辐射噪声较大的现状,应用频谱分析方法,识别主噪声源为发动机排气噪声。对原消声器进行了三维声场与流场分析,结果表明对100 Hz~160 Hz频段消声量明显不足。对三管迷路消声器进行了参数优化,分析了穿孔率、穿孔孔径、中间管管径及进气管插入深度等对传递损失的影响,穿孔率与穿孔孔径对传递损失影响不大,中间管管径越小、插入深度越大,中低频消声效果越好。实测结果表明,优化后消声器中低频消声量明显提高,与分析结果非常吻合,机外辐射噪声降低了3.1 d B(A)之多,且背压降低达86.1%。     

压缩机吸气消声器气动噪声辐射特性研究

以某变频压缩机吸气消声器为研究对象,在不同压缩机转速下,研究消声器内流场气动噪声辐射特性。通过仿真分析消声器内部流场和声场,采用FW-H声学模型计算其声场参数,获得噪声源数据,计算气动噪声辐射特性,并与整机测试结果进行对比分析。结果表明,吸气消声器噪声源强度从入口至出口沿气流方向逐渐增大,主要噪声源位于出口附近;随转速增加,噪声源强度逐渐增大;出口和入口的声压级都随转速上升而增大,且声压级的最大值所在频段随转速上升逐渐向高频移动;相同转速下,出口处的声压级高于入口处;消声器气动噪声表现为一种宽频噪声,主要集中于400 Hz至6 000 Hz频段内,吸气消声器气动噪声对压缩机整机噪声影响较大。     

Finite element computation of unsteady viscous transonic flows past stationary airfoils

Results are presented for computations of unsteady viscous transonic flows past a stationary NACA0012 airfoil at various angles of attack. The Reynolds number, based on the chord-length of the airfoil, is 10,000 and the Mach number is 0.85. Stabilized finite-element formulations are employed to solve the compressible Navier-Stokes equations. The equation systems, resulting from the discretization, are solved iteratively by using the preconditioned GMRES technique. Time integration of the governing equations is carried out for large values of the non-dimensional time to understand the unsteady dynamics and long-term behavior of the flows. The results show interesting flow patterns and a complex interaction between the boundary/shear layers, shock/expansion waves and the lateral boundaries of the computational domain. For transonic flow past an airfoil at various angles of attack in a narrow channel/wind-tunnel one can observe solutions that are qualitatively different from each other. At low angles of attack an unsteady wake is observed. At moderate angles of attack the interaction between the shock system and the lateral walls becomes significant and the temporal activity in the wake decreases and eventually disappears. At high angles of attack a reflection shock is formed. Hysteresis is observed at an angle of attack 8^∘. For the flow in a domain with the lateral boundaries located far away, the unsteadiness in the flow increases with an increase in the angle of attack. Computations for a Mach 2, Re 106 flow past an airfoil at 10^∘ angle of attack compare well with numerical and experimental results from other researchers     

Bifurcation of a transonic ideal-gas flow around a symmetric airfoil with a concavity

A transonic flow around a symmetric airfoil with a concavity in its central part has been numerically investigated. The dependences of the lift coefficient on the Mach number of the incident flow M_∞ and on the angle of attack α were determined. It is shown that, depending on M_∞, in the flow past the upper part of the indicated airfoil there can arise one or two supersonic-flow regions. It has been established that, at fairly large angles of attack, the coalescence and separation of supersonic-flow regions are realized in a discrete way. For these angles of attack, singular Mach numbers M_s, in the neighborhood of which the structure of the flow is transformed, were determined and the physical processes occurring in this case were analyzed. It was found that the flow being considered is characterized by a large hysteresis in M_∞. __________ Translated from Inzhenerno-Fizicheskii Zhurnal, Vol. 80, No. 4, pp. 63–68, July–August, 2007.     

40 t锅炉低频消声器的设计

40 t燃气锅炉的低频噪声在频率63 Hz及12 5Hz尤为突出,是影响环境噪声达标的关键成分。通过对吸声材料声学特性的调研,根据相关纤维材料在上述低频段的声学基本常数[γ]和Z c;分析不同流阻率的多孔材料层背衬刚壁时,相关低频吸声系数的变化。同时按燃气锅炉排烟消声器的流阻要求,进而对阻性消声器的构造开展综合研究,设计一种内置整流体的圆筒状消声器。声学测量表明：5 m长、φ 2.4 m外径、通道直径φ 1.6 m内置整流体0.6 m的圆筒状排烟消声器,在31.5到250 Hz低频段有10～16 dB的降噪量,解决锅炉运转时低频噪声超标问题,使当地环境噪声达标。     

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。     

切向流条件下穿孔板声学性能脉冲法测量技术

采用脉冲测量法,通过在管道内生成波形良好的可控脉冲,实现切向流条件下的穿孔板声学性能宽频带测量。研究切向流对穿孔板声阻抗的影响特征。研究结果表明,在1 500 Hz以下频段,穿孔板的声阻率随流速增大,而在1 500~4 000 Hz频段,声阻率随流速减小;切向流条件下的共振峰向高频偏移,吸声频带加宽。     

基于可变形空腔的起落架舱体噪声抑制研究EI北大核心CSCD

提出了一种基于可变形空腔的起落架舱体结构,通过机械装置调节舱体底板及后壁倾斜角度,不需要额外增加舱体体积,使用声学有限元法探讨了该结构在低马赫数下的噪声抑制效果。研究发现:随着舱体后壁倾斜角度的增大,舱体内部及外部的噪声明显减小,同时模态频率逐渐增大,有助于避免舱体结构发生共振破坏;舱体后壁倾斜一个较小的角度就能有效地改善内部的声反射环境,进而抑制舱体内部的高频模态噪声、总声压级。当后壁倾斜角度大于某个临界值时,继续增大倾斜角度对于舱体内部高频模态噪声以及总声压级的抑制效果不再明显,在当前的仿真条件下,舱体后壁最佳倾斜角度范围为10°~16°。     

伴流声场计算的有限元方法及其应用

推导了势流中的声波方程,并运用伽辽金加权余量法建立了相应的有限元(Finite Element Method,FEM)弱形式。对于管道声学问题的计算,给出了所需边界条件的处理方法,通过离散和装配得到有限元矩阵方程。使用自行编写的有限元程序计算分析了Herschel-Quincke(H-Q)管的消声特性。结果表明,在中低频段有限元计算结果与一维理论计算结果吻合良好,从而验证了该方法的正确性;频率较高时,两者出现明显差异,主要是由于主管和支管交接处的三维波和三维流效应所致。介质流动影响H-Q管的消声特性,特别是共振频率和通过频率,马赫数越大,影响越显著。结构形式的改变可以大大改善特定频率范围的消声性能。