8.2抗性消声器

LNR
10lg[( s32
2
s13
coskl)2
( s21
s32 2
sin kl)2 ]
• 气流的影响
s21
LNR
10 lg[1 (1s21
2
sin kl)2 ]
• 双节扩张管式消声器
1
1
1
1
1
LNR 10 lg[ 2 2 ]


1 16 s221
{4s21 ( s21
LNR
10lg[1
(1

M
2 a
)
2
(8
3
SM a
nd 2
)
2

16
3
(1
M
2 a
)SM
and 2ຫໍສະໝຸດ ( 2S )2( f fr GV fr f
)2
]
• 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。
1) 2
cos [2k (l1

l2 )]

4s21 ( s21
1)2
cos [2k (l1

l2 )]}


1 16s221
{2(
s221
1)(s21
1)2
sin[2k(l1
l2 )] 2(s221
1)(s21
1)2
sin[2k(l1
l2 )] 4(s221
1)2
• 共振腔式消声器
• 倍频程消声量
LNR 10 lg[1 2 2 ]
• 1/3倍频程消声量 LNR 10 lg[119 2 ]
• 同轴型共振腔式消声器
LNR
10 lg[1
1 4
S0
/ G
S0 / S
]
Sc / S0ctg(klc )
• 多节共振腔式消声器
• 气流的影响
• 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
• 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。
sin(2kl2 )}
• 内接管扩张管式消声器
• 多节扩张管式消声器
• 穿孔管
• 并联扩张管
• 轴线错开
• 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。
• 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。
• 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。
• 扩张管式消声器
• 扩张管式消声器
LNR
10lg[1 ( s21
s12 2
sin kl)2 ]
• 扩张管式消声器
• 消声特性： • 最大消声量和最大消声频率
LNR max 20 lg s21 6
f
m
ax

(2n

1)
c 4l
• 通过频率
f m in

nc 2l
• 扩张管式消声器
• Prof. Sheng Meiping • Northwestern Polytechnical University
• 阻抗复合式消声器
吸声材料
扩张室 穿 孔 管 ( 穿 孔 率 30% 以 上)
吸声材料
扩张室
共振腔
吸声材料
吸声材料 共振腔 扩张室
• 微穿孔板消声器
LNR
R
lr
R(r2 x2) x
k
• 双层微穿孔板消声器 R RR
1 2
• 微穿孔板消声器与玻璃棉消声器性能比较试验
• 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。
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
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 超细玻璃棉(30kg/m3) 玻璃布 穿孔板护面
入口管
出口管
• 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。
• 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。
• 消声特性： • 上限截止频率
• 下限截止频率
fh 1.22
c S2
fl
c
2
S2 V2l
• 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。
修正值(dB)
6
• 扩张管式消声器
5
4
3
2
1
0 0
10
20
30
40
50
60
70 最大消声量(dB)
• 扩张管式消声器
1
1
1
噪声与振动控制技术
主讲：盛美萍
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
• Prof. Sheng Meiping • Northwestern Polytechnical University
本讲内容
抗性消声器
• Prof. Sheng Meiping • Northwestern Polytechnical University
• 共振腔式消声器
• 共振腔式消声器
• 共振频率 • 消声量
fr

c 2
S0 Vl0'
LNR
10 lg{1
(z
2 1/
} z)2
• 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。
• 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。
• 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。