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考虑气流与温度影响的插入管型抗性消声器消声性能及试验研究

范文博  
【摘要】:目前,安装抗性消声器是解决交通车辆、工业企业排气设备噪声最为直接的噪声控制措施。抗性消声器以其良好的声学、动力学性能以及较高的环境耐受性,得到了广泛的应用和研究。其中主要课题集中在气流和介质温度因素对抗性消声器消声性能影响方面。气流对消声器消声性能的影响主要表现为两个方面:一是气流的存在会引起管道中声传播和声衰减规律的变化;二是气流的流速状态也会在消声器内产生气流再生噪声。当气流通过消声器时,消声腔内的截面突变、固体边楞会致使气流产生涡流并加剧气流和消声管道表面的摩擦而发出噪声,同时气流的不稳定状态产生的涡也将激发消声器本体的振动发声。这将会大大衰减消声器的消声效果,甚至导致消声器演变成噪声发生器。同样,介质温度也是影响声波在管道中传播状态的因素之一,并且是消声器能量交换的指标性因素。综合考虑气流、温度以及气流温度耦合因素影响的研究,将揭示消声器气流再生噪声现象及其诱发机理,实现消声性能的定量描述和预测,对优化消声器内部流场、抑制气流再生噪声和提高实际消声性能有重要的现实意义。 本论文主要工作在于应用试验技术展开消声器性能研究: (1)论文根据抗性消声器的工作环境,结合气动声学理论、声学测试国家标准以及消声器相关试验技术,设计了消声器试验台架,充分模拟了与发动机、引擎等动力设备连接的排气消声器的实际工况。应用BK噪声采集、分析等成熟的试验技术和涡街流量计、压力变送器等仪器,为试验研究气流、温度对消声器性能影响提供软硬件支持。 (2)设计并实施了消声器台架试验和消声器本体的模态试验。在三种工况下对消声器的传递损失、阻力损失、气流再生噪声和本体结构振动等方面进行了试验测试。主要的试验方法有双传声器传递函数法、声压差法与模态试验方法。通过试验以及数据对比,分析了气流、温度参量对消声器声学与气动性能的影响规律。 (3)结合噪声与振动以及模态试验理论,对不同气流速度情况下,消声器的传递损失、气流再生噪声声功率与消声器本体振动情况进行了频域对比,分析了动态和静态条件下,消声器本体模态频率与消声器消声频率的联系。


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