单扩张腔消声器传递损失计算.pptx

单室扩张室消声器传递损失仿真计算1、消声器声学性能评价指标2、单室扩张室消声器消声量理论推导3、基于 Virtual.Lab 的传递损失仿真计算1、消声器声学性能评价指标? 消声器是一种既允许气流通过而又能衰减或阻碍声音传播的装置。在消声器的设计及其评价中会考虑很多指标，通常包括其声学性能，空气动力性能，气流再生噪声和结构性能四个方面。然而对于其声学性能，常用消声量来表征。消声量有下列四种量度： （1）传递损失 传递损失也称传声损失，或透射损失。其定义为消声器进口的噪声能量（入射声能）与消声器出口能量（透射声能）之差。其数学表达式为 ? 式中，为消声器的传递损失（dB），为消声器的进口声功率（W）, 为消声器的出口声功率（W），为消声器进口的声功率级（dB）, 为消声器出口的声功率级（dB）。 （2）插入损失 插入损失是在系统之外某固定点分别测量系统中接入消声器前、后的声压级，二者之差即为插入损失。其数学表达式为式中， 为消声器的插入损失（dB）,为系统接入消声器前在某定点测得的声压级（dB）, 为系统接入消声器后在某定点测得的声压级（dB）。 插入损失测量示意图如下：? （3）末端减噪量 末端减噪量也称末端声压级差，或称噪声降低，指消声器输入与输出两端的声压级差。这是在严格的按照传递损失测量有困难时而采用的一种简便测量方法，即测量消声器进口端面的声压级与出口端面的声压级，以两者的差代表消声器的消声量，即= - （4）声衰减量 声衰减量也称消声器内轴向声衰减量，它是声学系统中任意两点间声功率级的降低值，它反映声音沿消声器通道内的衰减量，以每米衰减分贝数表示。 “轴向贯穿法”测量消声器声衰减示意图如下：2、单室扩张室消声器消声量理论推导 ? 单室扩张室消声器属于抗性消声器的一种，是通过控制声抗大小来消声的，它不使用吸声材料，而是利用管道中的截面积突变的声阻抗变化，产生反射，干涉等，以达到消声目的。 单室扩张室消声器由两个突变截面管道反相连接构成的，如下图所示。主管截面为，扩张部分管道截面为，扩张部分管道长度为,消声器的扩张比。? 如上图所示的单室扩张室抗性消声器中，假设声波从左向右传播，消声器入口端入射声压为,反射声压为,声波传入扩张室，在界面Ι-Ι处，透射声压为,反射声压为。在界面Ⅱ-Ⅱ处，入射声压为,反射声压为。在界面Ⅱ-Ⅱ处的相位与界面Ι-Ι处相差, , 为扩张部分管道长度。? 在界面Ι-Ι处，根据声压连续原理，可得 根据体积流速连续条件，可得 (2) 进而 (3) 在界面Ⅱ-Ⅱ处，根据声压连续原理，体积流速连续原理，可得 (4) ? (5)联立式（1）、式（3）、式（4）、式（5），求解得 （6）消声器的消声量为 (7)将式（6）代入式（7），经简化运算得 (8)4.jpg公式推导过程? 从上式可以看出，单室扩张室抗性消声器的消声量由扩张比决定，随着扩张比的增大，消声量也随之增大。同样我们也可以看出，单室扩张室消声器的消声频率特性由扩张部分的长度决定。由于为周期函数，所以消声器的消声量也随着频率做周期性变化。在某些频率上消声量最大，在某些频率上消声量减少，在某些频率上消声量为零。 当为奇数倍，即时， ，消声量达到最大值，消声量计算公式简化为 (9)? 此时消声器的消声量仅由扩张比决定。通常是大于1的，一般地说，扩张比在大于5时，才会取得明显的消声效果。 将波数,代入中，可以求得消声量最大时的相应频率为 (10) 扩张室消声器的最大消声频率。当 时，得到第一个最大消声频率，即 （11）将（10）式变形得? (12） 可以看出，当扩张室长度等于声波波长1/4的奇数倍时，可以在这些频率上得到最大的消声效果。 当为数倍，即时， 消声量为零。在这种情况下，声波会无衰减的通过消声器，这个相应的频率称为通过频率，其计算式为 (13)式（13）变形为? (14) 可以看出，当扩张室长度等于声波波长1/2的整数倍时，在这些频率上得到零的消声效果。这时候消声器不消声。 此外，扩张室消声器存在上限截止频率。如前所述，单节扩张室的抗性消声器消声量由扩张比决定， 随着扩张比的增大，消声量也随之增大。但是这个增大不会无限制增大，当增大到一定程度时，扩张室抗性消声器也会出现阻性消声器中出现的高频失效问题，即部分声波以集束方式在扩张室抗性消声器中部穿过，导致消声效果急剧下降。? 扩张室抗性消声器的上限截止频率为 (15)式中，c为声速（m/s）；D为扩张室部分的当量直径。 扩张室抗性消声器也存在下限截止频率。在低频范围，当声波波长比扩张室或连接管大得多时，可以将扩张室和连接管视为集总声学元件构成的声学系统。当外来声波在该系统的共振频率附近时，会发生共振现象。消声器不但不消声，反而有