弹性背腔穿孔管水消声器有限元分析

为提高穿孔管水消声器的消声性能,利用结构声耦合数值分析模型探究弹性壁与水介质的耦合作用对消声器传递损失的影响,分析弹性背腔腔壁的厚度和弹性模量以及采用弧形背腔时的弧形半径对消声性能的影响。数值分析研究结果表明:较刚性背腔条件下,弹性背腔穿孔管水消声器的低频吸声效果得到明显提高;减小弹性背腔壁的厚度和采用更小弹性模量的橡胶材料,或者采用较小半径的弧形弹性背腔可以降低弹性背腔穿孔管水消声器的吸声频率。同时,吸声效果也得到提高。     

水介质复合消声器传递损失特性分析

为了降低水介质管路系统的低频噪声以及更加准确地预测水介质消声器传递损失,设计一种水介质复合消声器,使用结构声耦合数值模型分析消声器的声学特性。计算壁厚为150 mm的穿孔管消声器传递损失,并与刚性条件下的数值结果进行比较,验证方法的正确性;研究弹性腔壁与水介质的耦合作用以及不同结构参数的穿孔管和内插管对消声器传递损失的影响。数值研究表明：复合消声器的消声效果相较于传统的穿孔管消声器有较大提升;降低腔壁材料的弹性模量会使结构声耦合效应增强,低频消声性能得到提高;增加腔壁材料的阻尼系数,通过频率处的消声效果得到提高;减小腔壁壁厚有利于低频消声效果的提高,但不利于宽频范围的消声性能;复合消声器内加入内插管后,消声效果在较大频率范围内得到提升;改变穿孔管的结构参数,对低频消声效果影响不大。     

船用柴油机进气消声器声学性能研究及改进设计

为提高某船用柴油机进气消声器的消声性能,利用有限元软件LMS virtual lab中声学模块对消声器进行了声学性能仿真研究。分析了消声器的吸声片间距、直径参数,以及吸声片两侧布置穿孔板对传递损失的影响。结果表明:吸声片间距减小2 mm,消声器的传递损失增加约2.5 d B;吸声材料外径增加40 mm,消声器传递损失在大多数频率范围内增加1~2 d B;在吸声片两侧布置穿孔板,消声效果在800~1 600 Hz频率范围内可提高约8 d B,该改进设计方案有利于抑制增压器的噪声源峰值。     

慢波速旁路管水动力噪声消声器降噪特性研究

根据经典旁路管消声器设计方法,建立柔性壁慢波速旁路管水动力噪声消声器的物理模型,分析旁路消声器材质、尺寸参数对水管路消声性能的影响,用实验验证了慢波速旁路管消声器的消声效果,并采用并联不同长度慢波速旁路管的方式在宽频域内达到较好的消声效果.     

耦合条件下单层微穿孔板吸声体的消声性能研究

本文提出了一个板-腔耦合的模型,用于计算微穿孔板对腔体的消声性能.微穿孔板一般为较薄的平板,在板的面积较大时,板自身的振动也可能会对腔体的声场造成影响.该模型考虑了微穿孔板的影响,能够更精确地计算微穿孔板吸声体的消声性能.使用噪声消减量来评价微穿孔板的消声性能,通过实验验证,该耦合模型的求解结果精确可靠.基于所提出的计算模型,对微穿孔板的穿孔率、背腔厚度、孔径以及板厚进行了优化.     

弹性壁扩张式消声器传递损失特性研究

本文将挠性接管和扩张式消声器相结合,提出了弹性壁扩张式消声器.采用传递矩阵法将弹性壁扩张式消声器划分为三个声学单元,基于Green函数和Kirchhoff-Helmholtz积分公式建立了弹性管段的声学模型,进而求得弹性壁扩张式消声器的传递损失,并且利用有限元法对理论结果进行验证.然后,研究了管壁参数对传递损失的影响.基于等效流体模型简化算法,得到弹性壁扩张式消声器传递损失的近似解法.结果表明:相较于刚性壁扩张式消声器,弹性壁扩张式消声器的传递损失曲线向低频移动并且峰值得到提高,低频消声性能得到提升;降低管壁材料的弹性模量,使传递损失曲线进一步地向低频移动;增加管壁材料的阻尼,通过频率处的消声效果得到提高.采用等效流体模型简化了求解过程,在低频范围具有较高的精度.     

水管路消声器声学性能的时域计算及分析

将三维时域CFD方法应用于计算和分析水管路消声器的声学性能。对于直通穿孔管消声器与横流穿孔管消声器,在不考虑水的流动时,传递损失的时域CFD方法计算结果与频域有限元法计算结果吻合很好。时域CFD方法进而被用于研究流速对穿孔管消声器消声特性的影响。计算结果表明,介质流动增大了消声器的传递损失,特别是在高频区域;消声器的传递损失随流速的增加而增大。     

水管路消声器声学性能的时域计算及分析

将三维时域CFD方法应用于计算和分析水管路消声器的声学性能.对于直通穿孔管消声器与横流穿孔管消声器,在不考虑水的流动时,传递损失的时域CFD方法计算结果与频域有限元法计算结果吻合很好.时域CFD方法进而被用于研究流速对穿孔管消声器消声特性的影响.计算结果表明,介质流动增大了消声器的传递损失,特别是在高频区域;消声器的传递损失随流速的增加而增大.     

多孔侧壁耦合亥姆霍兹共振器对吸声性能影响的数值仿真

为了抑制船舶柴油机的进排气以及空调通风管路内的噪声,亥姆霍兹共振器通常被用作消声器来耗散声波。声学数值模型基于有限元方法,运用COMSOL5.3软件,对平行耦合型亥姆霍兹共振器在频域内建立模型,求解线性化的Navier-Stokes方程。通过仿真分析共振器侧壁穿孔率、孔的数量以及来流马赫数的变化对共振频率、传递损失以及吸声性能的影响。结果表明：穿孔率由25%增至50%时,能够拓宽消声频带和提高吸声性能;在固定穿孔率情况下,侧壁孔数的增加有益于提升共振器的吸声性能,特别是高来流马赫数工况（Ma≥0.07）比较明显。此外随着来流马赫数的增加,由于2个平行耦合的共振腔之间的共振作用,使得模型能产生3个及以上的共振频率。     

基于多重散射理论的消声瓦吸声机理研究

基于多重散射理论研究了含周期球腔消声瓦的吸声机理。分析了球腔大小、位置及组合对消声瓦吸声性能的影响,讨论了消声瓦弯曲振动吸声和径向振动吸声两种吸声机制及其发挥作用时的工况。通过合理搭配球腔的大小和位置,设计了含多层球腔的薄层消声瓦。结果表明,该消声结构在阻尼水平不高的情况下,在全频段上仍具有优良的吸声性能。     

内覆防水吸声层的海水消声器声学性能计算

对内部进行了防水吸声处理的海水消声器进行了声学计算,提出了分析此类问题的数值仿真方法：首先运用分层媒质理论对含空腔防水吸声层的声学性能进行计算,利用ANSYS建立海水消声器的三维有限元模型,导入SYSNOISE软件中并将防水吸声层的吸声系数及表面声阻抗作为边界阻抗计算消声器内部声场的声压分布以及传递损失。对某内覆防水吸声层的海水消声器的声学特性进行了数值计算和分析,研究结果对提高含防水吸声结构海水消声器的降噪效果具有重要意义。     

含圆台型空腔的声学覆盖层吸声特性研究

基于有限单元法研究了以空气为背衬的含圆台型空腔的声学覆盖层的吸声特性.对单腔结构的覆盖层和混合型空腔的覆盖层的吸声性能进行了数值分析.结果表明,在相同穿孔率的情况下,含圆台型空腔的覆盖层相对含圆柱型空腔的覆盖层具有更优良的吸声性能.     

开孔泡沫铝水下吸声性能实验

对水饱和与空气饱和开孔泡沫铝进行水下吸声性能实验研究,比较了厚度和3种不同背衬(空气背衬、水背衬和钢背衬)对其吸声性能的影响。实验发现,在500～4 000 Hz范围内,空气饱和开孔泡沫铝水下吸声性能相对较好,水饱和开孔泡沫铝的水下吸声性能很弱。厚度和背衬对空气饱和开孔泡沫铝的吸声性能影响明显,对水饱和开孔泡沫铝的吸声性能影响很小。水饱和开孔泡沫铝不宜用作水下低频吸声材料,而将空气饱和开孔泡沫铝用作水下吸声材料时,应采取有效的防护措施,避免水渗入内部。否则,开孔泡沫铝吸声性能将严重降低。     

带消声功能的潜艇换热器声学性能仿真

针对潜艇消声问题,提出一种带消声功能的换热器,开展环状橡胶气囊结构消声性能研究。建立仿真模型和进行传递损失计算,证明有囊式消声器的消声效果。利用控制变量法定量改变设计参数,分别研究气腔长度、穿孔直径和穿孔率对气囊消声效果的影响规律,为潜艇换热器的流动噪声控制提供有力支撑。     

舰船发动机消声器性能优化研究

未经优化的消声器没有考虑到各腔间连接方式,使气流通道气流快速通过,导致声音分量抑制效果较差,为了避免该问题,提出舰船发动机消声器性能优化研究。依据消声器样机模型,估算消声器容量,并构建消声器样机有限元计算模型,由此得到消声器声学性能参数。在满足消声基本性能基础上,确定消声器腔数;充分考虑消声器发动机受到脉动气流冲击噪声影响,确定各腔长度;为保证气流流动均匀,确定各腔间连接方式及气流通道。由实验结果可知,优化后的消声器声音分量抑制效果良好,实现降低发动机运行噪声的目的。     

空调通风系统消声器设计及试验

加装通风消声器是降低空调通风管路噪声最为有效的方法,针对某空调通风系统噪声特性,设计了一种新型通风系统消声器,并对不同穿孔管穿孔率、吸声材料及包敷层材料的方案组合进行了消声量和阻力损失初步测试,根据测试结果确定了最优样机方案。最优样机在消声室里进行了性能试验,其测试结果满足设计要求。所设计的最优消声器具有消声效果好,阻损低等优点,已批量在实船上应用,并取得了较好的降噪效果。     

船用柴油机排气消声器的声学特性计算及试验验证

三维声学有限元法被用于预测船用柴油机排气消声器的声学特性。单腔、双腔和三腔排气消声器传递损失的声学有限元计算结果和两负载法实验测量结果吻合良好,表明声学有限元法预测消声器声学特性具有较强的适用性和较高的精度。同时分析不同结构形式的排气消声器的消声特性,结果表明,带插入管的双腔和三腔结构形式具有更高的消声量,适合于船用柴油机排气消声器。     

船用柴油机排气消声器的声学特性计算及试验验证

利用三维声学有限元法预测船用柴油机排气消声器的声学特性,结果显示单腔、双腔和三腔排气消声器传递损失的声学有限元计算结果与两负载法试验测量结果吻合良好,这表明声学有限元法预测消声器声学特性具有较强的适用性和较高的精度。同时,分析不同结构形式的排气消声器的消声特性,结果表明:带插入管的双腔和三腔结构形式具有更高的消声量,适合于船用柴油机排气消声器。     

内嵌环肋结构声学黑洞消音器设计及优化

本文基于声学黑洞效应设计了一种内嵌环肋结构声学黑洞消音器,其中内嵌环肋结构尺寸以幂指函数分布。通过在COMSOL中建立该装置的有限元模型,采用控制变量法,探讨了消音器模型的内嵌环肋结构高度分布的幂律指数、消音器截断面厚度、内嵌环肋间距,以及内嵌消音器环形支撑板上穿孔数量和穿孔孔径大小等因素对消声效果的影响,最终提出一种结构优化后的内嵌环肋结构声学黑洞消音器,并对其进行仿真分析。结果表明,消音器工作在低频段（0～400 Hz）,环形支撑板上穿孔数量及小孔径对其消声效果较好;在中频段（400～1 000 Hz）,幂函数指数和截断厚度接近0对其消声效果影响较好;在高频段（1 000～1 200 Hz）,中等肋片间距对其消声效果影响较为显著,且经优化后的消声器模型消声效果明显提升。本文研究成果可对机械设备噪声控制以及新型消音器的设计提供一定的参考。     

消声瓦的吸声机理研究

在深入研究消声瓦吸声机理的基础之上,分析不同结构参数和材料参数对消声瓦吸声性能的影响。由此可见对消声瓦吸声性能的研究,是寻求消声瓦参数之间最佳匹配的基础,这对于研制高性能的消声瓦有着重要的理论意义。