本文選題：管道噪聲 + 消聲器��； 參考：《哈爾濱工程大學(xué)》2016年博士論文

【摘要】：管道噪聲是環(huán)境噪聲中的一個重要組成部分,不可避免地對我們的生活和工作產(chǎn)生消極的影響。當(dāng)前,管道噪聲的控制措施可以分為主動和被動兩類。主動控制系統(tǒng)的復(fù)雜性等因素限制了其廣泛應(yīng)用,相對而言,被動控制技術(shù)的使用更加成熟。在被動控制技術(shù)中,吸聲材料能夠有效地消除中、高頻噪聲,而使用基于截面突變和空腔共振的抗式結(jié)構(gòu)是阻斷低頻噪聲傳播的最有效手段。然而,對于傳統(tǒng)的抗式結(jié)構(gòu),一方面管道橫截面突變會增大阻力損失,另一方面,低頻降噪量、降噪帶寬和消聲器體積三個指標(biāo)的相互制約,有時會限制或影響它的使用。有別于傳統(tǒng)的依賴截面突變的抗式結(jié)構(gòu),Huang等人將張緊的膜或彈性板結(jié)構(gòu)引入到管道噪聲控制中,利用柔性結(jié)構(gòu)與管內(nèi)聲波的耦合作為另外一種以阻抗失配達(dá)到消聲目的的實(shí)施形式,進(jìn)而發(fā)展出了多種低頻、寬帶、緊湊的膜結(jié)構(gòu)消聲器和彈性板消聲器。本文在Huang等人的研究基礎(chǔ)上,建立了多種構(gòu)型的膜結(jié)構(gòu)消聲器的解析計算方法。使用Green's函數(shù)和Kirchhoff-Helmholtz積分來計算矩形和圓形截面管道內(nèi)部膜片的輻射聲場和膜結(jié)構(gòu)消聲器的傳遞損失。將單腔室膜結(jié)構(gòu)消聲器的二維數(shù)學(xué)模型推廣到雙腔并聯(lián)和雙腔串聯(lián)膜結(jié)構(gòu)消聲器,對膜片的質(zhì)量和張緊力進(jìn)行了優(yōu)化,探索了膜片位置變化、多膜片參數(shù)配合等因素對消聲器聲學(xué)性能的影響。研究表明,由于解析方法中使用了滿足剛性壁面邊界的特征函數(shù),因此計算過程中耦合面附近的橫向質(zhì)點(diǎn)振速振蕩較大,導(dǎo)致收斂速度緩慢。鑒于此,本文利用切比雪夫配點(diǎn)法,結(jié)合區(qū)域分解技術(shù),建立了與解析計算模型一一對應(yīng)的高精度數(shù)值模型和計算方法,不僅克服了解析方法在耦合面上收斂速度慢的缺點(diǎn),而且實(shí)現(xiàn)了針對膜結(jié)構(gòu)消聲器的解析—數(shù)值方法的相互驗(yàn)證。其次,通過將梁的振動位移表示為Fourier級數(shù)和輔助多項式的形式,本文將當(dāng)前用于簡支或固支邊界的彈性板消聲器的聲學(xué)計算模型拓展到了多種邊界的情況,實(shí)現(xiàn)了利用一個數(shù)學(xué)模型覆蓋多種邊界的目的。利用該通用模型,對比分析了多種經(jīng)典邊界下彈性板消聲器的傳遞損失,研究了彈性板邊界剛度弱化對消聲器傳遞損失的影響。另外,受一種人工耳蝸模擬裝置的啟發(fā),本文提出了一種基于局域響應(yīng)模型(LRM)的管道噪聲控制方法,結(jié)合集總參數(shù)法和Fourier-Galerkin方法,分析了基于這種方法的管道消聲器的聲學(xué)性能。研究表明:在不考慮腔室的影響時,入射聲波傳播到相應(yīng)的共振梁或者膜附近時波速可以在很短的距離內(nèi)大幅降低,隨之帶來顯著的聲反射;LRM具有寬頻降噪的特點(diǎn),與單管道膜結(jié)構(gòu)或彈性板消聲器的特征相似,但其傳遞損失峰的頻率和幅值更容易調(diào)節(jié)。帶有腔室的情況下,由于腔室內(nèi)的介質(zhì)對LRM產(chǎn)生了較強(qiáng)的等效質(zhì)量負(fù)載效應(yīng),會削弱LRM的響應(yīng),影響LRM消聲器的聲學(xué)性能�？梢赃x用低密度的氣體以減少來自腔室的質(zhì)量抗,提高LRM的響應(yīng),改善LRM消聲器的聲學(xué)性能。文中還研究了結(jié)構(gòu)質(zhì)量、剛度和阻尼等參數(shù)對LRM消聲器傳遞損失的影響。最后,本文設(shè)計了實(shí)驗(yàn)方案和實(shí)驗(yàn)臺架,對LRM消聲器進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。利用聲波分解法測量了不同張緊力下膜片的阻抗,利用四傳聲器-雙負(fù)載方法測量得到了膨脹腔和LRM消聲器的傳遞損失,分析了 LRM消聲器的聲學(xué)性能,完成了與解析計算結(jié)果的對比驗(yàn)證。
[Abstract]:Pipeline noise is an important part of environmental noise, which inevitably has a negative impact on our life and work. At present, the control measures of pipeline noise can be divided into two types: active and passive. The complexity of the active control system restricts its wide use. In contrast, the use of passive control technology is more used. In passive control, sound absorbing materials can effectively eliminate medium and high frequency noise in passive control technology, and the most effective means to block low frequency noise propagation is to use an anti type structure based on cross section mutation and cavity resonance. However, for the traditional anti type structure, on the one hand, the mutation of the pipe cross section will increase the resistance loss, on the other hand, low frequency drop. The mutual restriction of three indexes, noise, noise reduction bandwidth and muffler volume, sometimes restricts or affects its use. It is different from the traditional resistant structure dependent on cross section mutation. Huang et al. Introduce the tensioned membrane or elastic plate structure into the pipe noise control, and use the coupling of the flexible structure and the acoustic wave in the tube as the other type of impedance. A variety of low frequency, broadband, compact membrane structure muffler and elastic plate muffler are developed. Based on the research of Huang et al. In this paper, the analytical calculation method of multi configuration film structure muffler is established. Using the Green's function and the Kirchhoff-Helmholtz integral to calculate the rectangle and the circle. The radiation field of the inner diaphragm and the transmission loss of the membrane structure muffler. The two-dimensional mathematical model of the single chamber membrane structure muffler is extended to the double cavity parallel and double chamber series membrane structure muffler. The quality and tension of the diaphragm are optimized, and the change of the diaphragm position and the parameters matching of the multi diaphragm are used to eliminate the noise. The study shows that the characteristic function of the rigid wall boundary is used in the analytical method, so the vibration velocity of the transverse particle near the coupling surface is larger and the convergence speed is slow in the calculation process. In view of this, the paper uses the Chebyshev matching point method and the region decomposition technique to establish the analytical calculation model. The high precision numerical model and calculation method not only overcome the shortcoming of the slow convergence speed of the analytical method on the coupling surface, but also realize the mutual verification of the analytical numerical method for the membrane structure muffler. Secondly, by expressing the vibration displacement of the beam to the form of Fourier series and auxiliary polynomial, this paper will be used in this paper. The acoustic calculation model of the elastic plate muffler used for the simple supported or fixed boundary is extended to a variety of boundary conditions, and the purpose of covering a variety of boundary with a mathematical model is realized. By using the general model, the transmission loss of the elastic plate muffler under a variety of classical boundary is compared and analyzed, and the weakening of the stiffness of the elastic plate boundary stiffness is studied. The influence of muffler transmission loss. In addition, inspired by a cochlear simulation device, a pipeline noise control method based on local response model (LRM) is proposed. Combined with lumped parameter method and Fourier-Galerkin method, the acoustic performance of the pipe muffler based on this method is analyzed. The study shows that the cavity is not considered. When the incident wave propagates to the corresponding resonant beam or membrane, the wave velocity can be greatly reduced in a very short distance and brings significant acoustic reflection. LRM has the characteristics of wide-band noise reduction, similar to the characteristics of single tube membrane structure or elastic plate muffler, but the frequency and amplitude of the transmission loss peak are more easily adjusted. In the case of the chamber, because the medium in the chamber produces a strong equivalent mass load effect on the LRM, it will weaken the response of the LRM and affect the acoustic performance of the LRM muffler. The low density gas can be used to reduce the quality resistance from the chamber, improve the response of the LRM and improve the acoustic performance of the LRM sound elimination device. The influence of degree and damping on the transmission loss of the LRM muffler. Finally, the experiment scheme and the experimental platform are designed. The experimental study of the LRM muffler is carried out. The impedance of the diaphragm under different tension forces is measured by the acoustic wave decomposition method. The transmission loss of the expansion cavity and the LRM muffler is measured by the four microphone double load method. The acoustic performance of LRM muffler is analyzed, and the comparison with the analytical results is completed.
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工程大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：U173;TB535

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本文編號：1943204