噪声与振动控制技术噪声与振动控制技术噪声与振动控制技术噪声与振动控制技术抗性消声器课件Prof. Sheng MeipingNorthwestern Polytechnical University 西北工业大学精品课程专业核心课程振动与噪声控制技术振动与噪声控制技术振动与噪声控制技术振动与噪声控制技术抗性消声器课件本 讲 内 容Prof. Sheng MeipingNorthwestern Polytechnical University 抗性消声器抗性消声器课件抗性消声器的消声机理抗性消声器则利用声波的反射和干涉效应等，通过改变声波的传播特性，阻碍声波能量向外传播，主要适合于消除低、中频率的窄带噪声，对宽带高频率噪声则效果较差，因此，常用来消除如内燃机排气噪声等。抗性消声器课件抗性消声器课件阻抗复合型消声器的消声机理鉴于阻性消声器和抗性消声器各自的特点，因此常将它们组合成阻抗复合型消声器，以同时得到高、中、低频率范围内的消声效果，如微穿孔板消声器就是典型的阻抗复合型消声器，其优点是耐高温、耐腐蚀、阻力小等，缺点是加工复杂，造价高。抗性消声器课件抗性消声器课件抗性消声器课件抗性消声器课件抗性消声器消声原理：不使用吸声材料，而是在管道上接截面突变的管段或旁接共振腔，利用声阻抗失配，使某些频率的声波在声阻抗突变的界面处发生反射、干涉等现象，从而达到消声的目的。常用的抗性消声器分类： 扩张室式消声器 共振腔式消声器抗性消声器课件扩张管式消声器扩张室消声器也称为膨胀室消声器，它是由管和室组成的。它是利用管道截面的突然扩张(或收缩)造成通道内声阻抗突变，使沿管道传播的某些频率的声波通不过消声器而反射回声源去。由于声波通不过消声器，也就传不出来，从而达到消声的目的。抗性消声器课件扩张管式消声器抗性消声器课件扩张管式消声器抗性消声器课件扩张管式消声器消声特性：最大消声量和最大消声频率通过频率抗性消声器课件扩张管式消声器消声特性：上限截止频率下限截止频率抗性消声器课件扩张管式消声器消声特性：公式估算的消声量一般偏小，需修正。抗性消声器课件扩张管式消声器修正值(dB)最大消声量(dB)抗性消声器课件扩张管式消声器111抗性消声器课件气流的影响抗性消声器课件双节扩张管式消声器11111抗性消声器课件内接管扩张管式消声器抗性消声器课件多节扩张管式消声器抗性消声器课件穿孔管抗性消声器课件并联扩张管抗性消声器课件轴线错开抗性消声器课件扩张室消声器设计根据需要的消声频率特性，合理地分布最大消声频率，即合理地设计各节扩张室及其插入管的长度。根据需要的消声量，确定扩张比，设计扩张室各部分截面尺寸。验算所设计的扩张室消声器的上下截止频率是否在所需要的消声频率范围之内，如不符合，则应重新修改设计方案。再验算气流对消声量的影响，检查在给定的气流速度下，消声值是否还能满足要求。如不能，就需重新设计，直到满足为止。抗性消声器课件共振腔式消声器当声波的波长比共振器几何尺寸大得多时(3倍以上)，可以把共振器看成一个集中参数系统，共振腔内的声波运动可以忽略。这时，管壁上小孔颈中的气柱类似活塞，具有一定的声质量；密闭空腔类似空气弹簧，具有一定的声顺；空气在小孔中振动与孔颈壁面存在着摩擦和阻尼作用，具有一定的声阻。这样声质量、声顺和声阻就在气流通道上构成声振动系统，它们就象电学上电感、电容和电阻构成谐振电路一样。抗性消声器课件共振腔式消声器抗性消声器课件共振腔式消声器共振频率消声量抗性消声器课件共振腔式消声器消声特性：具有明确的选择性。即当外来声波频率与共振器的固有频率相一致时，共振器就产生共振。共振器组成的声振系统的作用最显著，使沿通道继续传播的声波衰减最厉害。因此，共振腔消声器在共振频率及其附近有最大的消声量。而当偏离共振频率时，消声量将迅速下降。这就是说，共振腔消声器只在一个狭窄的频率范围内才有较佳的消声性能。因此，它适于消除在某些频率上带有峰值的噪声。若把共振消声器的共振频率设计得恰好等于峰值频率，就能把噪声中这个峰值降低，取得显著效果。抗性消声器课件共振腔式消声器倍频程消声量1/3倍频程消声量抗性消声器课件同轴型共振腔式消声器抗性消声器课件多节共振腔式消声器抗性消声器课件抗性消声器课件气流的影响抗性消声器课件共振腔式消声器设计中应注意的问题共振器的几何尺寸应小于共振频率波长的1/3。当共振频率较高时，此条件不易满足，这时不能将共振器看成为一个集中参数系统，而应考虑声波在空腔内的传播特性。穿孔位置应集中在共振消声器的中部，穿孔范围应小于。相邻各孔之间的孔心距一般应取孔径的5倍。当穿孔数目较多时，穿孔范围集中在内与孔心距大于孔径5倍这两个要求，往往发生矛盾。在这种情况下，可采取将空腔分割成几段来分布穿孔的位置。共振消声器的消声频率范围也有高频失效问题。当声波频率高至某一频率后，会成为束状从消声器中部“溜”过去，从而使消声效果下降。共振消声器的上限截止频率也可以用以上介绍的公式估算。抗性消声器课件阻抗复合式消声器阻性消声器对中、高频噪声消声效果好，而抗性消声器适用于消除低、中频噪声。在工业生产中碰到的噪声多是宽频带的，即低、中、高各频段的声压级都较高。在实际消声中，为了在低、中、高的宽广频率范围获得较好的消声效果，常采用阻抗复合式消声器。阻抗复合式消声器，是按阻性与抗性两种消声原理通过适当结构复合起来而构成的。常用的阻抗复合式消声器有“阻性-扩张室复合式”消声器、“阻性-共振腔复合式”消声器、“阻性-扩张室-共振腔复合式”消声器以及“微穿孔板”消声器。在噪声控制工作中，对一些高强度的宽频带噪声，几乎都采用这几种复合式消声器来消除。抗性消声器课件阻抗复合式消声器吸声材料穿孔管(穿孔率30%以上)扩张室吸声材料扩张室吸声材料共振腔吸声材料扩张室共振腔抗性消声器课件抗性消声器课件抗性消声器课件抗性消声器课件微穿孔板消声器抗性消声器课件抗性消声器课件抗性消声器课件双层微穿孔板消声器抗性消声器课件微穿孔板消声器与玻璃棉消声器性能比较试验外壳微穿孔板(板厚0.5mm，孔径0.5mm，穿孔率2.7%)入口管出口管外壳穿孔板护面入口管出口管超细玻璃棉(30kg/m3)玻璃布抗性消声器课件微穿孔板消声器与玻璃棉消声器性能比较试验随着气流速度的增高，微穿孔板消声器比棉式消声器受气流影响小得多。随着气流速度的增大，加长消声器已不能增加消声量。微穿孔板消声器的最大气流速度较大。随着气流速度的增加，微穿孔板消声器消声量比棉式消声器好得多。在高速气流下，采用微穿孔板消声器能得到较好的消声效果。其原因是微穿孔板消声器穿孔率低、孔细而密，对流场影响小，因而产生的再生噪声低，而棉式消声器穿孔率高、孔大，对流场影响大，产生的再生噪声高。抗性消声器课件微穿孔板消声器的主要用途近年来，我国已研制成功在多种条件下使用的微穿孔板消声器，如通风空调消声器、鼓风机进排气消声器、燃汽轮机消声器，飞机发动机试车消声器、内燃机消声器等，并已形成系列化产品，经工程上使用，效果良好。这对于高速送风系统、消声器内流速高的空气动力设备是有益的。由于在很高速气流下，微穿孔板消声器还有一定的消声性能，这对大型空气动力设备的消声器可以较大幅度的减小尺寸，降低造价。对于要求洁净的场所，由于微穿孔板消声器中没有玻璃棉之类纤维材料，使用后可以不必担心粉屑吹入房间，同时，施工、维修都方便得多。以微穿孔板吸声结构作为元件组成的复合消声器，也有好的消声效果。抗性消声器课件要求掌握消声器的分类及其消声原理；消声器性能评价；消声器声学性能评价的主要参数及相互之间的区别与联系；阻性消声器常用的结构形式；抗性消声器常用的结构形式；高频失效现象的产生原因；微穿孔板消声器的性能。抗性消声器课件总 复 习 要 求熟练掌握：振动基础、声学基础、噪声与振动控制技术一般过程、振动控制专项技术、噪声控制专项技术Prof. Sheng MeipingNorthwestern Polytechnical University 抗性消声器课件