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教育考试 时间:2020-03-28

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二、扩张室消声器

扩张室消声器是抗性消声器的主要形式之一。抗性消声器和阻性消声器不同,它不使用吸声材料,而是利用各种不同形状的管道、腔和室进行适当的组合,提供管道系统的阻抗失配,使声波产生反射或干涉现象,从而降低由消声器向外辐射的声能。抗性消声器的性能和管道结构形状有关,一般选择性较强,适用于窄带噪声和低、中频噪声的控制。

1、消声原理及分类

扩张室消声抗性消声器最常用的结构形式,也称膨胀式消声器。其主要消声原理是:利用管道的截面突变引起声阻抗变化,使得一部分沿管道传播的声波反射回声源;同时,通过腔、室和内接管长度的变化,使得向前传播的声波与在不同管截面上的反射波之间产生 的相位差,相互干涉,从而达到消声的目的。

按其通道的结构形式,扩张室消声器可分为单腔式、孔形式、锥形式、带外连接管的双节式、带内连接管的双节式五种基本形式。

2、扩张室消声器消声量的计算

(1)单腔扩张室消声器

为了消除某一特定频率的噪声可适当选择扩张室的长度,以使消声器在该频率上有最大消声量。

(2)外连接管双腔扩张室消声器

为了改进扩张室消声器的性能,经常把两节扩张室消声器用一定长度的连接管联结起来。带外连接管的双腔扩张室消声器的传递损失为;

(3)内连接管双腔扩张室消声器

内连接管双腔扩张室消声器的传递损失为:

(4)孔形扩张室消声器

孔形扩张室消声器的传递损失可按下式计算:

(5)锥形式扩张室消声器

在有些情况,不允许使用管道横截面突然收缩和膨胀的消声器,可以使用锥形过渡管室,它的原理和一般扩张室消声器相同。传递损失计算。

3、扩张室消声器的设计

(1)消声器基本结构的选择

单腔扩张室在实际应用中比较少,为了在较宽的频率范围内有较好的消声效果,通常把多节不同的扩张室消声器用不同长度的插入管串联起来。多节组合的扩张室消声器的传递损失,可以先分别计算各单腔扩张室消声器的传递损失,再进行算术叠加。当然,由于各个扩张室之间存在耦合现象,总的消声量并不等于算术叠加值,但作为定性还可以采用。

通过多节扩张室的串联组合,可以改善整个消声频率特性,同时还可以提高总的消声量。来源:考试

由于消声器通道截面的突然扩张和收缩,将会增大扩张室消声器的阻力损失,为了改善其空气动力性能,常借助穿孔管将扩张室的插入管连接起来。

在实际应用设计中,有时为了减少体积,把多个扩张室消声器单元,通过串联和并联等方式,合理的组合,满足声学指标和空气动力性能指标。

(2)上、下限截止频率的控制

扩张室消声器的消声量随着扩张比的增大而增加,为获得较大的消声量就要增大扩张比。可以通过两个途径达到目的:一是增加扩张室的截面积,二是缩小进、排气管的口径。而后者将受到流速、压力损失等因素的限制,对于前者也不能无限度地增大。基于平面波理论,当扩张室的横截面积过大时,波长很短的高频声波以窄声束形式从消声器通道中部通过,类似阻性消声器的高频失效频率那样,将导致消声量急剧下降。

扩张室的截面积越大,消声上限截止频率越低,即消声器的有效消声频率范围越窄。因此,扩张比不能盲目地选择太大,要兼顾消声量和消声频率两个方面。

为了解决上限截止频率的影响,可以用一组并联的小通道代替一个大通道,在每个小通道上设计安装消声器,这样即可在有足够扩张比的条件下,使扩张室截面不致过大,从而在较宽的频率范围内有较大的消声量。此外,也可以错开扩张室进、出口管的轴线。

(3)扩张室消声器的设计程序

①根据声源的频谱特性,合理地选择最大消声频率,并以此来确定各个扩张室及其插入管的长度。

②根据所需的消声量,确定消声器的扩张比m,给出扩张室截面的几何参数。

③对所设计的消声器结构,进行上、下限截止频率的验算,判定其是否在所需消声频率范围之外,如果是在所需范围之内,则应重新修改设计方案。

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