基于微穿孔板吸声结构理论的复合微穿孔管消声器的设计及优化

摘要

目前，燃料电池汽车逐渐成为各种新能源汽车中的重点研究对象，然而其空气辅助系统中的变频高压旋涡风机产生的噪声问题亟待解决。由于宽频带、高频为主的噪声特性以及燃料电池清洁无污染的工况要求，传统的消声器不能有效解决该噪声问题。针对这些问题，本课题提出一种复合微穿孔管消声器，并通过理论计算、有限元仿真和试验的方法，对复合微穿孔管消声器的消声性能进行研究，具体内容如下:
　　首先，对微穿孔板吸声结构的声阻抗和吸声系数进行了系统性的理论计算，并详细探究了不同结构参数对微穿孔板吸声结构吸声系数的影响，包括微孔孔径、微穿孔板厚度、穿孔率、板后空腔深度等参数。利用有限元仿真和阻抗管法试验对微穿孔板吸声结构的的理论模型进行验证。
　　其次，对扩张式消声器的传递损失进行了推导，探究了结构参数对扩张式消声器消声性能的影响。基于微穿孔板吸声结构理论和穿孔管消声器推导出微穿孔管消声器传递损失的理论模型，并利用声学有限元软件对该理论模型进行验证。针对燃料电池高压旋涡风机产生的噪声特性，结合微穿孔管消声器和扩张式消声器的消声性能，提出了复合式微穿孔管消声器模型，并探究了微穿孔管长度、微孔孔径、微穿孔板厚度对其消声性能的影响规律，利用传递损失测试系统平台对其传递损失进行了测试验证。最后，利用正交试验法对复合微穿孔管消声器的结构进行了优化，得到影响其消声性能因素的主次顺序和消声性能最佳时的参数组合，优化后的消声性能明显提升，能够满足变频高压旋涡风机的降噪要求。

目录

声明

致谢

摘要

第一章 绪论

1．1 课题研究的背景和意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 微穿孔板吸声结构的研究现状

1．2．2 消声器的研究现状

1．3 课题研究的主要内容

1．4 本章小节

第二章 基本消声理论

2．1 声学理论基础

2．1．1 运动方程

2．1．3 物态方程

2．1．4 声波方程

2．2 消声器

2．2．1 消声器声学性能评价指标

2．2．2 消声器的分类及消声机理

2．3 微穿孔板消声器

2．3．1 微穿孔板吸声结构理论概述

2．3．2 微穿孔板消声器

2．4 本章小结

第三章 微穿孔板吸声结构理论

3．1 微穿孔板吸声结构的声阻抗

3．1．1 刚性壁管的声阻抗

3．1．2 微穿孔板的声阻抗

3．1．3 微穿孔板吸声结构的声阻抗

3．2 微穿孔板吸声结构的声学评价指标

3．3 微穿孔板结构参数对吸声系数的影响

3．3．1 微孔孔径对吸声系数的影响

3．3．2 微穿孔板厚度对吸声系数的影响

3．3．3 穿孔率对吸声系数的影响

3．3．4 板后空腔深度对吸声系数的影响

3．4 微穿孔板吸声结构声学有限元计算

3．4．1 LMS Virtual Lab介绍

3．4．2 阻抗管模型与参数设置

3．4．3 微穿孔板吸声结构有限元计算结果分析

3．5 本章小结

第四章 复合微穿孔管消声器

4．1 扩张式消声器理论

4．1．1 扩张式消声器传递损失

4．1．2 扩张式消声器的消声性能

4．1．3 带有内插管的扩张式消声器

4．2 微穿孔管消声器

4．2．1 微穿孔管消声器结构

4．2．2 微穿孔管消声器传递损失的理论模型

4．2．3 微穿孔管消声器有限元分析

4．3 复合微穿孔管消声器

4．3．1 复合微穿孔管消声器的提出

4．3．2 结构参数对复合微穿孔管消声器消声性能的影响

4．3．3 结构对复合微穿孔管消声器消声性能的影响

4．4 复合微穿孔管消声器优化设计

4．5 本章小结

第五章 复合微穿孔管消声器试验研究

5．1．1 吸声系数测试方法及原理

5．1．2 测试系统和待测样品

5．1．3 测试结果与分析

5．2．1 消声器传递损失的两负载法测试原理

5．2．2 测试设备和测试样品

5．2．3 测试结果与分析

5．3 本章小结

第六章 总结和展望

6．1 工作总结

6．2 研究展望

参考文献

攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况