螺杆空压机用消声器的设计和优化

高转速的干式螺杆空压机的排气管路中的噪声都比较大,为了有效降低螺杆空压机的排气噪声,利用双层微穿孔板声学理论,建立了由微穿孔板的孔径、板厚、穿孔率、腔深等结构参数计算双层微穿孔板结构扩散场吸声特性的数学模型,设计了一种适合该类空压机用的消声器,并利用遗传算法对其结构参数进行优化,得到双层微穿孔板最佳的吸声特性。优化结果表明:优化后的双层微穿孔板消声器的吸声系数比优化前大大提高,更有利于高转速干式螺杆空压机减噪的需求。     

微穿孔板吸声体声学性能的仿真研究

介绍微穿孔板吸声体的基本理论,通过MATLAB仿真深入分析了微穿孔板吸声体各参数对其吸声性能的影响特性,设计了基于LabVIEW、MATLAB的微穿孔板吸声体声学仿真设计平台,通过LabVIEW调用MATLAB Script节点可以方便、直观的根据具体工程应用背景要求设计所需要的微穿孔板吸声体结构,实现了LabVIEW、MATLAB的完美结合。实验证明该仿真设计平台使用方便、计算准确。     

and feedforward and feedback compensators for acoustic isolation

This paper investigates through numerical simulations the limits of performance for a class of feedforward and feedback compensators used for structural acoustic isolation, where the emphasis is on controlling the structural vibration that is responsible for the sound radiation. The proposed designs aim to attenuate the sound pressure transmitted through a double panel system filled with absorption material. The controller must reduce the noise radiated through the back panel when the front panel is excited by an external force that causes structural vibration. A point moment simulating a piezoelectric patch attached to the back panel is the actuator. In the feedforward setting, the pre-filter assumes full information of the exogenous disturbance. On the other hand, the feedback designs assume full information of the state. The and norms are the optimality criteria used for both the filter design and the control design. All four designs are cast in the linear matrix inequality framework and incorporate parametric uncertainties described by a bounded convex polyhedral domain. It is shown that the performance of the feedforward and the feedback compensators are equivalent when model uncertainties are not taken into account. Otherwise, considering uncertainties, the feedback compensators have a more robust behavior.     

微穿孔消声器在小型高速离心风机中的应用研究

小型高速离心风机的特点是体积紧凑、压力高、转速高,广泛应用于各类要求较高的特殊领域。在实际应用中,除了必须满足气动性能要求外,首要问题就是风机噪声控制,而小型高速离心风机与常规风机噪声特点又有所差别,以高频噪声为主。本文针对小型高速离心风机噪声特点,根据马大猷教授提出的微穿孔消声理论设计了风机进口微穿孔消声器,对该微穿孔板消声器的降噪效果进行了测试,试验结果表明该微穿孔消声器可以有效降低风机噪声。     

流场中填充吸声材料夹层板结构与声腔的耦合特性

采用等效流体模拟吸声材料,建立外部流场作用下填充吸声材料夹层板结构与封闭空间声场的声振耦合模型,应用波动分析方法研究结构的声透射性能,分析入射声波入射角和方位角、流场流速和流向、夹层板几何尺寸和声腔深度等参数对填充吸声材料夹层板结构声振耦合特性的影响。计算分析表明吸声材料提高了结构的隔声性能;结构的隔声性能随着面板厚度和夹层厚度的增加而提高,且"板-等效流体-板"共振频率向低频移动;随着入射角、方位角、马赫数和空腔深度的变化改变了结构的隔声性能,驻波衰减频率和驻波共振频率随入射角和方位角的增大向高频移动,随空腔深度的增加向低频移动,顺流入射时随马赫数的增加向低频移动,而逆流入射时则移向高频。     

腔体低频声传递函数的数值求解方法

阐述了腔体低频声传递函数的概念,提出了用边界元法传递函数进行求解的方法。以一矩形箱体实例,计算了腔体一壁板的各振动区域在20～200Hz频带内声传递函数值;分析了声传递函数与频率的关系,并通过声传递函数预估的声压与解析值的比较,讨论了声传递函数的精度问题。     

全地域机动车驾驶室声学特性分析

以某全地域机动车驾驶室为研究对象,建立驾驶室的有限元模型,验证了有限元模型的有效性。以此有限元模型为基础构建驾驶室谐响应模型,进行谐响应分析,发现驾驶室后壁板的振动是引起驾驶室内部噪声的主要原因。研究驾驶室内部噪声特性,分别进行了声学空腔模态分析和声固耦合模态分析,发现声固耦合系统声压分布比较均匀,大部分呈现局部模态,主要原因可能是驾驶室后壁板的振动。通过驾驶员耳旁声压分析发现增加驾驶室后壁板的厚度,可以在一定程度内降低驾驶室内部噪声对驾驶员的影响,为同类驾驶室通过依靠结构改进来改善声场环境提供了案例依据。     

齿轮箱声固耦合系统面板贡献度分析

针对某型齿轮箱,提出一种基于声学贡献度分析的减振降噪设计方法.建立了齿轮箱有限元模型,计算其结构模态.将齿轮箱有限元网格作为结构网格和声学边界网格,在LMS Virtual.Lab下用边界元法求解真实工况激励下的辐射声场.利用声学贡献度分析,找到贡献度最大的面板,修改其设计参数.修改结构后,声场中某点噪声峰值降低8.2...     

微穿孔板消声器在风冷插箱噪声控制中的应用

雷达设备风冷插箱散热设计是雷达产品可靠性结构设计、热设计的重要内容。在实际应用中,强迫风冷被广泛使用,散热和噪声控制往往产生矛盾。如何控制噪声,对改善产品使用环境有着重要意义。文中针对风冷插箱噪声过大问题,运用微穿孔板近似吸声原理,设计了一种消声插件,对该微穿孔板消声器的降噪效果进行了测试,可以减低噪声3 dB(A)左右。从而说明该消声器有一定的降噪效果,在一定场合可以应用。     

重卡驾驶室的声固耦合模态分析

利用有限元法建立某重卡驾驶室车身结构和车室空腔模型,并建立了考虑结构与空气之间相互作用的车室声固耦合系统模型。使用Nastran软件对三个模型的模态进行仿真计算,对结构的模态频率和变形部位、空腔声学模态频率和声压分布情况以及耦合系统中结构和声学空腔模态频率和振型的变化进行了详细分析,为下一步的车身设计和改进提供了依据。     

轿车车室声固耦合系统的模态分析

车室声学模态分析是汽车NVH特性研究的重要内容,识别系统模态对避免声学共振、降低车内噪声有重要意义。利用有限元法建立某轿车车身结构和车室空腔模型,并建立了考虑结构与空气之间相互作用的车室声固耦合系统模型。列出三个系统的有限元方程式,使用MSC.Nastran软件对三个模型的模态进行仿真计算,对结构的模态频率和变形部位、空腔声学系统的声学模态频率和声压分布情况以及耦合系统中结构和声学空腔模态频率和振型的变化进行了详细分析。测量车内纵向对称面上的等声压线以验证仿真结果。结果表明：结构与空气的相互作用将改变原系统(车身结构或车室空腔)模态的频率和振型,并将引起另一个系统产生相应模式的振动;系统第一阶声学模态为纵向声学模态,其振型的试验结果与仿真结果在分布特点、变化趋势等方面符合较好。     

封闭空腔内声场分析的等效声传递向量法

提出了一种用于封闭空腔内声场的计算方法--等效声传递向量法。采用位于腔体表面附近的若干虚构声源的叠加声场来等效由结构振动形成的封闭空腔声场,通过匹配振动结构表面上的法向振速获得虚构声源的源强,建立起结构表面的法向振速与腔体内场点声压的联系,并推导了结构面板声学贡献度的计算公式。计算过程避免了边界元法中复杂的数值计算和奇异积分的处理,提高了计算效率。仿真结果证明了该方法的正确性和有效性。     

基于板件贡献分析的装载机驾驶室低噪声设计

分别建立某装载机驾驶室及室内声腔有限元模型,通过单点输入多点输出(single input and multiple output,简称SIMO)法模态试验验证了声振耦合模型的准确性,测取悬置点激励进行频率响应分析及室内噪声预测。对驾驶室进行声学灵敏度分析,采用声传递向量法对驾驶室进行声学板件贡献度分析并对关键板件进行形貌优化,同时添加橡胶阻尼材料抑制壁板振动,进行二次声压虚拟预测。结果表明,声学灵敏度分析可得到多阶关键声振耦合频率,声传递向量法板件贡献度分析能准确定位产生噪声峰值的关键板件,形貌优化及添加阻尼材料的方案降噪效果显著,室内总声压级降低了4.43dB。此方案系统地为低噪声车身设计提供了技术路线,减少了传统方案的主观性和重复性,缩短了研发周期,降低了研发成本。     

对称消声器传递损失测量及误差修正

为了提高对称消声器传递损失的测量效率,基于声学理论分析,提出了一种单负载法传递损失计算模型。针对反射系数较大的吸声末端,导致该方法在实际测量中存在较大误差的问题,推导出了一种能够消除测试管道末端反射声波在上、下游形成多次反射的修正公式。通过自制阻抗管进行试验测试,结果表明：在末端声学负载吸声性能良好的情况下,单负载法传递损失计算模型能够精确计算出对称消声器的传递损失;修正公式能够有效地消除末端负载所引起的反射波对传递损失计算的影响,降低对末端声学负载吸声性能的要求,保证单负载传递损失计算模型的适用性。     

声腔-弹性板结构在不同激励下声辐射特性研究

以声腔-弹性板声振耦合模型为研究对象,对比分析该模型在点力激励和点声源激励下,激励位置、声腔厚度以及弹性边界等对弹性板声辐射功率、表面振速和腔内声压的影响及两种情况下的区别。弹性板的振动位移函数通过谱几何方法得到,并采用Hamliton原理,充分考虑了板的振动与板两侧声场之间的耦合。利用Rayleigh积分,可计算出弹性板的声辐射特性参数。结果表明,在简支约束情况时,点力和点声源两种激励下,激励位置、声腔厚度和弹性边界对板的声辐射功率、表面振速和腔内声压有不同的变化。在薄声腔时,点力激励下,声腔个别模态对板有明显影响。点声源激励下,模型耦合作用明显,弹性板的声辐射功率、表面振速和腔内声压主要受到耦合模态的影响,且点声源的耦合作用明显强于点力作用。相较于扭转刚度,直线刚度对声辐射的影响更大。     

弹性连杆机构声辐射二次型最优控制研究

在结构振动波数谱中 ,并不是所有的成分都会产生声辐射 ,基于这一事实 ,对描述弹性连杆振动的运动微分方程进行改造 ,得到直接反映结构声辐射性能的运动微分方程 ,以此为基础 ,对结构声辐射的二次型最优控制进行了探讨 ,最后通过仿真算例表明该方法是有效的。     

基于声学灵敏度的汽车噪声声-固耦合有限元分析

车身结构声辐射的预测对于噪声的控制和降低有着重要的意义.首先推导了声-固耦合有限元的控制方程,并得到模态参与因子和板块声学贡献量的计算方法;然后以某商务车为研究对象,应用虚拟试验场技术,建立声-固耦合有限元模型,包括车身与汽车室内空腔的有限元模型;选择车身与底盘的连接点作为声学灵敏度分析的激励点,采用声-固耦合有限元法,计算得到各悬置点至驾驶员耳旁的声学灵敏度;从声学灵敏度分析结果中发现,车身模态在共振峰70、138、200 Hz处均存在较大的峰值;研究这三个峰值的频率点及其结构,并计算结构模态和声学模态参与因子以及车身板块的声学贡献量,最终得出对车内声学响应影响最大的板块和结构模态.     

双五元十字阵被动声定位融合算法及性能分析

为了提高被动声测量的准确度和克服声源目标空间方位模糊的问题,提出了双五元十字阵被动声定位融合算法。首先设计了一种双五元十字阵传声器阵列模型,依据模型定义了声源点象限判断准则;然后根据被动声定位原理推导了单一五元十字阵的声源点坐标计算公式,根据俯仰角度正弦值作为加权系数,构造了双五元十字阵被动声定位融合算法模型;最后对该模型测距和测向的精度进行了理论分析,给出了时延估计误差、俯仰角以及方位角与双五元十字阵定位性能的关系。理论分析和仿真实验结果表明,该算法克服了声源目标空间方位模糊的问题、减小了时延估计误差对测距测向性能的影响。本文算法能够更加准确地测量出声源点的位置信息。     

利用阻尼材料改善驾驶室声学特性的研究

为改善某款商用车驾驶室声学特性,建立该驾驶室的声固耦合有限元模型,通过频率响应分析,得到车内的声学响应。对81 Hz处声压峰值进行声学结构模态参与因子分析和板件贡献分析。对贡献最大的板件进行自由阻尼处理。为减少阻尼材料使用量,将阻尼材料体积作为约束条件,阻尼材料单元相对密度作为设计变量,以贡献最大的结构模态所对应的模态阻尼比最大化为优化目标,基于优化准则算法用MSC.Nastran的直接矩阵提取程序(Direct matrix abstraction program,DMAP)语言编制拓扑优化程序,对阻尼材料在驾驶室上的分布进行优化。优化后阻尼材料的体积减小40%,目标模态的模态阻尼比降低5.2%。根据优化结果粘贴阻尼材料,使驾驶员右耳处声压和乘员右耳处声压在81 Hz附近分别降低11.2 dBA和10.7 dBA,其他峰值处声压变化不大。     

Vibro-acoustic analysis of micro-perforated sandwich structure used in space craft industry

In satellite telecommunications lightweight parabolic reflectors are made with multilayered composite material. During launcher lift-off and the first stage of the flight, vibro-acoustic excitations due to the thrust system and aerodynamic forces are the most critical. The random acoustic load applied to the antenna structure becomes very important and can damage the structure and its equipments. To reduce the acoustic loads, micro-perforated thin shell structures are used in order to reduce the acoustic load applied. CAD and numerical software tools are needed to design and optimise such structures. The computation of the acoustic load induced by a diffuse field on a micro-perforated structure is not classical. The aim of this study is to develop a numerical local impedance model to represent the effect of the perforation to be used within vibro-acoustic software.