消声器中频声学性能数值预测与实验测量研究

摘要

传递损失是评价消声器声学性能的一个重要指标,以往的传递损失计算和测量都是基于进出口管道内的声场为一维平面波的情形,限制了对大尺寸消声器中高频声学性能的正确评价。根据管道内高阶模态激发与传播的基本理论,本文研究了进出口管道内具有一阶模态时消声器传递损失的数值计算方法和实验测量方法。
　　 采用SYSNOISE软件中的有限元模块对消声器进行仿真分析并计算其内部声场,建立了管道内包含(0,0)阶和(0,1)阶模态声波的声场模型,通过三维声场理论建立了管道内各阶模态声波与管道内声压分布的关系,分解各阶模态声波。最后通过消声器上游总的入射声功率和下游总的透射声功率计算传递损失。
　　 实验与计算采用相同的原理,建立管道内部声场与各阶模态声波之间的关系。中高频情况下管道内的声波分布较复杂,于是在传统的声波分解方法的基础上对其进行改进,增加了传感器的数量,并通过多次改变传声器位置的方法增加了测点的数量。最后通过多传声器法分解出各阶模态声波,并得到传递损失的计算结果。
　　 用Fortran语言编写了计算传递损失的代码,在平面波截止频率以下,进出口管道按平面波处理和按三维波处理会得到相同的计算结果,当计算频率超过平面波截止频率时,采用考虑高阶模态的三维方法得到正确的传递损失预测结果,实验结果在所关心的主要频率段上与仿真结果吻合较好,对于造成实验结果误差的原因进行了详细分析。

目录

文摘

英文文摘

第1章 绪论

1.1 内燃机噪声及其控制

1.2 消声器性能评价指标

1.3 消声器声学性能研究历史与现状

1.3.1 一维声学研究方法

1.3.2 管道内的高阶模态及三维声学研究方法

1.3.3 消声器声学性能测量实验方法

1.4 课题的提出及本文的主要研究内容

1.4.1 课题的研究背景

1.4.2 本文的主要工作内容

第2章 消声器声学理论基础

2.1 引言

2.2 声场控制方程

2.3 圆形管道内三维声场的解析解

2.4 声学有限元方法

2.5 本章小结

第3章 消声器中频传递损失计算方法

3.1 引言

3.2 管道内声波模型及声场计算

3.2.1 管道内声波模型

3.2.2 消声器的有限元建模及内部声场计算

3.3 截面的离散

3.4 进出口管道内部声波分解

3.5 计算实例及分析

3.6 本章小结

第4章 消声器中频传递损失测量方法

4.1 引言

4.2 传递损失测量方法

4.2.1 声波分解法

4.2.2 两声源法和两负载法

4.2.3 测量方法比较及选择

4.3 用声波分解法测量消声器中频声学特性

4.3.1 台架及组成

4.3.2 传声器的安装

4.3.3 考虑进出口管道高阶模态的声波分解测量方法

4.3.4 简单膨胀腔的中频传递损失测量

4.4 本章小结

第5章 大尺寸消声器中频声学性能分析

5.1 引言

5.2 传递损失计算

5.3 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果

致谢