發(fā)布時間：2020-05-23 14:25

【摘要】：近年來,微穿孔板結構因具有良好的消聲性能且不受材料的限制等優(yōu)點而被制作成管道結構,并且在消聲器中得到廣泛應用。微穿孔管消聲器與其他種類的消聲器相比,是一種低聲質量、高聲阻的新型吸聲結構。為了獲得某些特殊頻率處的高吸收或滿足某些特殊環(huán)境的需要,國內外學者對微穿孔管消聲器的建模以及結構設計進行了一系列的研究。目前對微穿孔管消聲器的研究主要集中在單層結構的研究上,對雙層甚至多層結構的理論研究鮮有文獻介紹。研究方法也多集中在采用傳統的傳遞矩陣法或有限元法。一般而言,雖然多層微穿孔管的建模較復雜,但吸聲性能較單層的更優(yōu),對其進行理論建模并進行優(yōu)化設計意義重大,因此對多層微穿孔管消聲器聲學性能展開了探討研究。首先,基于一維平面波假設和微穿孔板吸聲理論,將傳統傳遞矩陣法和精細積分法相結合,提出了一種新的傳遞矩陣法,并應用于分析單層微穿孔管消聲器的聲學特性。通過與聲學有限元分析結果相比,表明新傳遞矩陣法能夠精確計算單層微穿孔管消聲器的聲學特性,且效率高。進而將新傳遞矩陣法應用于分析腔體長度、穿孔管壁厚、孔徑以及穿孔率對微穿孔管消聲器聲學特性的影響。分析結果表明:腔體長度對消聲器聲學特性影響較大,穿孔管壁厚、孔徑以及穿孔率對微穿孔管消聲器低頻影響不明顯,對中高頻有明顯的影響。此后,由于單層微穿孔管消聲器的消聲性能有限,將新傳遞矩陣法擴展應用于分析雙層微穿孔管消聲器的聲學性能分析。通過與聲學有限元分析結果相比,表明新傳遞矩陣法能夠有效計算雙層微穿孔管消聲器的聲學特性,且具有較高的計算精度�；谛聜鬟f矩陣法,對比分析了單層和雙層微穿孔管消聲器的消聲效果,并且研究了不同膨脹腔厚度對雙層微穿孔管消聲器聲學性能的影響。分析結果表明:雙層的消聲效果優(yōu)于單層;增加膨脹腔厚度可以改善雙層微穿孔管消聲器聲學性能。最后,為了獲得具有更優(yōu)良消聲性能的消聲器,將新傳遞矩陣法擴展應用于分析三層微穿孔管消聲器的聲學特性。通過與聲學有限元分析結果相比,表明新傳遞矩陣法具有較高的計算精度。此外,基于新傳遞矩陣法分析了三層微穿孔管消聲器結構參數對聲學性能的影響。參數討論表明腔體長度、孔徑、內層穿孔管直徑、中間層穿孔管直徑和腔體直徑對消聲器聲學性能有明顯的影響。基此,本文選取這些參數作為優(yōu)化設計變量,平均聲傳遞損失作為優(yōu)化目標,采用響應面法對三層微穿孔管消聲器進行結構優(yōu)化。優(yōu)化結果表明:優(yōu)化后的三層微穿孔管消聲器平均聲傳遞損失得到了明顯提高,且三層微穿孔管消聲器的消聲效果得到改善。
【圖文】：

制出一種新型結構消聲器(即微穿孔管消聲器)。目前對微穿孔管消聲器要有解析法、有限元法、傳統傳遞矩陣法和吸聲系數法，但這些方法局限性，因此本文采用傳遞矩陣法對微穿孔管消聲器進行研究。本章遞矩陣法和精細積分法相結合來建立單層微穿孔管消聲器的理論模型三維聲學有限元軟件 Virtual.lab 建立該消聲器的有限元模型；最后通過分析結果對比，表明新傳遞矩陣法能夠有效計算穿孔管消聲器的聲學高計算效率。之后新傳遞矩陣法被應用于分析此類消聲器結構參數對影響，可為多層微穿孔管消聲器的研究提供了更為便捷的研究手段。層微穿孔管消聲器理論建模 3-1 為單層微穿孔管消聲器結構示意圖。其中膨脹腔長度為l，膨脹腔孔管起始端和終端距離膨脹腔的起始和終止距離分別為1l 、2l ，穿孔段12l l，穿孔管直徑為1d ，穿孔直徑為hd 。穿孔管將消聲器分成了兩部膨脹腔，，其內部皆為空氣介質。

誤差存在的原因是材料的定義不夠準確、結構模型精度不高、定義的邊界條件不準確造成的，除此之外，更重要的是網格離散時網格的質量也會產生相應的誤差。因此，為了保證聲學性能分析的精度，在計算頻率內，模型的最大單元邊長應小于最短波長的 1/6。若對于二次單元來說，最大單元的邊長應不大于最大波長的 1/3，本文選擇線性單元對單層微穿孔管消聲器模型進行離散，單元長度滿足：max6 fcL ≤ (3-21)單層微穿孔管消聲器的結構模型和聲學有限元模型如下圖 3-2(a)、(b)所示，該聲學模型采用六面體單元，為了保證聲學分析的精度，將單元尺寸設置為 5mm。
【學位授予單位】：廣西科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：U464.134.4

【參考文獻】

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1 陳敏;郭輝;徐馳;王巖松;劉寧寧;;復雜穿孔板結構消聲器傳遞損失研究[J];噪聲與振動控制;2015年05期

2 相龍洋;左曙光;吳旭東;張s

本文編號：2677494