双腔结构消声器声学性能计算子域耦合方法

提出基于子域划分的耦合方法求解双腔结构消声器声学性能。据结构特点或材料属性将消声器分为不同子域,用数值模态匹配法或三维解析方法求解规则等截面子域结构传递矩阵,用三维数值方法求解非规则渐变截面子域结构传递矩阵,用子域连续条件求得消声器整体矩阵,进而获得消声器传递损失。分别用基于子域划分的耦合方法、三维有限元方法及数值模态匹配法计算典型双腔结构消声器的传递损失。结果表明,基于子域划分的耦合方法适用预测双腔结构消声器声学特性,与数值模态匹配法相比计算效率较高。     

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。     

基于模态展开法的二维消声器传递损失分析

运用模态展开法通过求解矩形和圆柱形二维消声器的压力响应函数以及其相应的四极参数，推导了这些消声器模型的传递损失计算模型。采用此模型计算了二维圆柱形消声器的传递损失，并建立了三维有限元模型验证了该模型的正确性。通过与格林函数法比较传递损失能量计算结果，表明在面源尺寸相对较大时，采用该模型具有更高的计算精度。     

消声器中频声学性能的计算测量方法

传统的消声器声学性能计算和实验测量都是在消声器进出口管道作为平面波声场的条件下进行,当进出口管道内出现有高阶模态激发的三维声场时,这些计算方法和实验测量方法就不再适用。由此,采用消声器进出口管道内加径向隔板的方法来计算消声器的声学性能,当原来管道声场中出现高阶模态时,仍然可以用平面波方法计算消声器的传递损失。应用该方法对进气滤清消声器进行传递损失数值计算,在原来进出口管道的平面波声场范围内,计算结果与传统方法计算结果均接近实验的测量结果,验证了该方法预测消声器声学性能的可行性。进而在所设计的消声器中频声学性能实验测试台架上,用声波分解法对阻性消声器进行传递损失测试,实验测量结果和有限元仿真结果也吻合良好。     

基于管道声模态的消声器传递损失计算

传递损失是评价消声器声学性能的一个重要指标。提出了一种方法—管道声模态法代替传统方法估算传递损失。对进出口截面积较小的消声器进行计算和检验,与传统方法比较,结果基本吻合,且过程简单,提高传递损失的计算效率。对进出口截面积较大的消声器,中高频段由于大量高次波的出现,传统方法失效;但低频段管中声波以平面波为主,其结果与传统法一致。因此可以采用管道声模态法快速估算传递损失。     

消声器中高频传递损失计算的有限元-模态匹配混合方法

提出了有限元-模态匹配混合方法用于计算消声器中高频传递损失,将消声器进出口面上的节点声学量展开为模态叠加的形式并代入有限元方程,以本征函数为权系数对进出口面上的声压进行积分,从而建立起以内部节点声学量和进出口模态幅值系数为未知量的线性方程组。结合边界条件计算得到消声器进出口面上的各阶模态幅值系数,进而得到进出口声功率用于传递损失的计算。分别对抗性和阻性消声器的传递损失进行了计算,验证了有限元-模态匹配混合方法在全频段范围的有效性。     

运用模态叠加法研究扩张式消声器的传递损失

采用声学模态叠加法建立单腔扩张式消声器传递损失计算模型,然后通过Matlab编程实现单腔扩张式消声器传递损失的数值计算。在此基础上,比较声学模态叠加法、有限元法和基于平面波假定的经典公式法在计算单腔扩张式消声器传递损失上的差别,研究单腔扩张式消声器膨胀段尺寸对传递损失的影响。结果表明,对于平面入射波,声学模态叠加法可用于单腔扩张式消声器各频段传递损失的计算;增大膨胀段的半径能有效提高低频段的传递损失,但对高频段的影响较小;随着膨胀段宽度的增大,传递损失的峰值向低频移动,传递损失最大的频段向高频移动。     

消声器中频声学性能数值预测与实验测量研究

采用有限元法计算内部声场,根据管道声学模态理论分解出模态声波,进而计算出消声器的传递损失。采用相同的原理,通过多传声器声波分解法对简单膨胀腔消声器进行实验测量,实验测量结果与数值预测结果吻合较好,并将消声器传递损失的数值预测和实验测量的有效频率范围拓展到平面波截止频率以上。     

消声器传递损失计算的单元能量叠加法

在消声器进出口管道平面波截止频率以上,高阶模态被激发,传统方法假设进出口为平面波计算消声器传递损失的方法已不再适用。基于有限元法,把进出口面划分出若干个单元,将每个单元上的声场分布近似为平面波,建立基于单元能量叠加计算消声器传递损失的方法,并使用本文方法和Virtual.Lab Acoustics软件计算了三种类型消声器的传递损失,分析了非平面波现象。结果表明,本文方法可行且能够有效地考虑非平面波的影响。     

切向流作用下直通穿孔管阻性消声器传递损失预测

使用考虑涡黏系数的频域线性纳维斯托克斯方程(linearized Navier-Stokes equations, LNSEs)计算切向流作用下直通穿孔管阻性消声器的传递损失，计算步骤为：运用CFD(computational fluid dynamics)方法求解计算域内的时间平均流动变量，然后将变量映射至声学网格；将声传播介质分为空气和吸声材料，后者等效为具有复声速和复密度的流体，使用频域LNSEs计算声场，最后利用平面波分解法计算消声器的传递损失。计算结果与试验测量结果吻合良好，从而证明了计算方法的正确性。通过数值计算分析了切向流马赫数对不同流阻率和穿孔结构阻性消声器传递损失的影响规律。随着切向流马赫数的增加，消声器在低频域的传递损失有所降低，中高频消声性能变化无明显规律可循；切向流对低穿孔率消声器传递损失的影响大于高穿孔率。     

抗性消声器传递损失预测的三维时域计算方法

将三维时域计算方法应用于计算无流和有流条件下抗性消声器的传递损失,具体过程为:首先在消声器进口施加压力脉冲信号,然后通过三维非定常流体动力学计算获得消声器上游和下游的压力波动,最后由快速傅里叶变换将时间域的入射压力信号和透射压力信号转化到频率域,从而计算得到消声器的传递损失。使用该方法计算了无流和有流条件下抗性消声器和穿孔管消声器的传递损失,数值计算结果与文献中的实验测量结果吻合良好。     

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。     

传递矩阵法的排气消声器声学性能分析

以某型号的汽车排气消声器为对象,研究其声学性能。由传递矩阵法划分消声器的基本消声单元,并分析消声单元的传递矩阵,得到消声器总的传递矩阵,从而建立该消声器的声学模型。应用Matlab软件编程计算得到消声器的传递损失频率特性。应用有限元仿真软件Fluent和Sysnoise对消声器进行仿真计算,得到准确的传递损失频率特性。通过比较两种方法得到的结果,验证基于传递矩阵法建立的声学模型的准确性,为消声器的优化和改进提供依据。     

三维全局弱式无网格方法计算膨胀腔消声器声学模态

应用三维全局弱式无网格方法求解膨胀腔消声器的声学模态,使用无网格径向基函数点插值法求解三维形函数,使用伽辽金加权残数法离散系统方程,最终求得三维声学模态。计算某简单膨胀腔消声器前23阶三维声学模态频率,并且与有限元计算结果对比,相对误差均在1%以内,验证了运用三维无网格方法计算声学模态的正确性。进而分析模态振型图,改进消声器结构,优化消声性能。     

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。     

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。     

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.     

穿孔管消声器的数值分析

为降低穿孔管消声器模型的复杂性,采用Mechel公式,通过施加阻尼边界条件对穿孔管进行模拟。运用SYSNOISE软件对消声器的传递损失进行有限元计算,同J．W．Sullivan和M．J．Crocker获得的结果（实验测量和预测）进行分析比较,取得较好的一致性。计算分析相同孔径不同穿孔率下消声器传递损失的特点,并同理论结论进行比较,其结果进一步验证该方法的可行性。     

排气消声器动感音开发

基于排气声源噪声测试,制定排气动感音性能目标,应用GT-POWER软件计算消声器高温气流条件下的传递损失,分析温度和流速对阻抗复合式消声器消声能力的影响,并进行消声器内部结构设计,采用尾管声模态原理,进行尾管长度设计,最终根据尾管噪声测试结果,对比不同尾管长度对于共振带和阶次声压级的影响,排气尾管噪声主观评价满足动感音要求。     

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。