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消音器計算方案
發(fā)布時間：2020-08-06
計算并設(shè)計一消聲器，
用于頻率為
100Hz
的發(fā)動機排氣消聲器，
消聲量不小
于
30dB
，需選定已知內(nèi)壁管壁厚，開孔個數(shù)，每個孔直徑，擴張室直徑，
排氣管道直徑為
5cm
，用三維軟件畫出設(shè)計圖。
消聲器類型
消聲原理
主要應(yīng)用
阻性消聲器
(
中高頻
)
多孔性吸聲材料的吸收
風(fēng)機、
通風(fēng)空調(diào)、
燃?xì)廨啓C
等設(shè)備的進(jìn)、排氣噪聲
抗性消聲器
(
低頻好
)
管道阻抗變化所產(chǎn)生的聲反
射和耗損
空壓機的進(jìn)氣噪聲、內(nèi)燃
機、汽車的排氣噪聲等
阻抗復(fù)合型消
聲器
聯(lián)合阻性消聲器和抗性消聲
器的消聲機理
采用阻性消聲器、
抗性消聲
器的場所
擴散消聲器
改變噴注結(jié)構(gòu)、
降低噴口的壓
力和流速
高溫、
高壓、
高速氣流等高
聲強噪音
噪聲按聲音的頻率可分為：
＜
400Hz
的低頻噪聲
、
400
～
1000Hz
的中頻
噪聲及＞
1000Hz
的高頻噪聲。根據(jù)設(shè)計要求及各種消聲器的適用范圍，
選
用抗性消聲器進(jìn)行設(shè)計改進(jìn)
。
抗性消聲器
消聲原理：
通過控制聲抗的大小來進(jìn)行消聲的。
與阻性消聲器不同，
它
不使用吸聲材料而是在管道上接截面積突變的管段或旁接共振腔，
聲波在管
道截面的突然擴張
(
或收縮
)
，
造成通道內(nèi)聲阻抗突變，
使聲波傳播方向發(fā)生
改變，
某些頻率的聲波在聲阻抗突變的界面發(fā)生反射、
干涉等現(xiàn)象，
從而在
消聲器的外測，達(dá)到了消聲的目的。
消聲的頻率特性：具有中、低頻消聲性能。
適用范圍：消除空壓機、內(nèi)燃機、汽車排氣噪聲（氣體流速較高氣速的
情況）
抗性消聲器具有的特點：
（
1
）不需要使用多孔吸聲材料
（
2
）耐高溫、抗潮
（
3
）流速較大，潔凈
（
4
）對低頻、窄帶噪聲有較好的效果。
常用抗性消聲器的類型：
（
1
）擴張室式消聲器
（
2
）共振腔消聲器
（
3
）干涉式消聲器
按共振腔消聲器進(jìn)行設(shè)計
：
（
1
）倍頻帶消聲量不小于
30dB
，由式：
)
20
1
(
lg
10
2
K
L
?
?
?
)
20
1
(
lg
10
30
2
K
?
?
查表
不同頻帶下的消聲量△L 與
K
值的關(guān)系
頻帶
類別
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.5
2
3
4
5
6
8
10
15
倍頻
帶
1.1
1.2
2.4
3.6
4.8
7.5
9.5
12.8
15.2
17
18.6
20
23
27
1/3
倍
頻帶
2.5
6.2
9.0
11.2
13.0
16.4
19
22.6
25.1
27
28.5
31
33
36.5
得，
K
≈
8
（
2
）由
KS
f
V
2
2
c
0
?
?
π
有：
2
4
2
2
2
m
10
6
.
19
cm
6
.
19
5
4
4
?
?
?
?
?
?
?
π
π
d
S
3
2
-
3
4
m
10
7
.
1
cm
10
7
.
1
6
.
19
8
2
100
2
34000
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
V
（
3
）設(shè)計一個與管道同心圓形的共振腔消聲器，其內(nèi)徑為
5cm
，外徑
為
20cm
，共振腔所需長度為：
cm
7
.
57
5
-
20
4
17000
)
(
4
2
2
2
1
2
2
?
?
?
?
）
（
?
?
d
d
V
L
取
L=58cm
m
10
8
.
5
cm
8
.
5
17000
)
34000
100
2
(
)
2
(
2
2
2
0
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
V
c
πf
G
選用管壁厚度
=0.2cm,
孔徑
d=0.6cm,
則由式
d
nS
G
8
.
0
0
?
?
，求得開孔個
數(shù)：
個
14
6
.
0
4
)
6
.
0
8
.
0
2
.
0
(
8
.
5
)
8
.
0
(
2
0
?
?
?
?
?
?
?
?
?
S
d
G
n
由上述計算結(jié)果，
可設(shè)計共振腔消聲器長為
580mm
，
外腔直徑為
200mm,
腔的內(nèi)徑為
50mm
，管壁厚
2mm
，在氣流通道的共振腔中部均勻排列開
14
個
孔，孔徑為
6mm
。
（
4
）驗算共振腔消聲器的有關(guān)聲學(xué)特性
Z
0
H
100
17000
8
.
5
2
34000
2
?
?
?
?
?
V
G
c
f
Z
H
2074
20
34000
22
.
1
c
22
.
1
?
?
?
?
D
f
上
由題意得，中心頻率為
100Hz
的倍頻帶包括
89.8~112Hz
，不會出現(xiàn)高
頻失效問題。
共振頻率的波長：
cm
113
3
340
3
cm
340
100
34000
c
0
0
0
?
?
?
?
?
?
?
f
上述設(shè)計的共振腔的長、寬、腔深尺寸都小于共振頻率波長的
1/3
，故
該設(shè)計方案可用。
孔
心
距
應(yīng)
大
于
孔
徑
的
5
倍
，
設(shè)
計
中
取
孔
距
為
40mm
。
穿
孔
范
圍
246mm&l;
mm
283
12
0
?
?
。
