消声器设计与声学分析PPT学习教案

1、会计学1第1页/共72页能量损失增大流速过高，摩擦噪声增大第2页/共72页第3页/共72页成本太高，汽车进排气系统中应用较少内部装有消声材料扩张消声器扩张消声器旁支消声器旁支消声器赫姆霍兹消声器波长管波长管只能消除窄频带的噪声只能消除窄频带的噪声第4页/共72页n截面积增加时，共振频率也增加，幅值变化也没有规律n管长增加时，共振频率下降，幅值变化没有规律n主管截面增加时，传递损失减少，频带变窄，但频率不变n波长管特性：长度、面积比（旁支截面积比主管截面面积比值）n长度越大，频率越低n截面积比越大，传递损失幅值增大，带宽也增大，但对频率不影响n用来消除较高频率第5页/共72页nn温度影响：n温度

2、高，低频降噪能力降低nV型发动机，选择适当的Y型管（决定半阶次大小）第6页/共72页1000hQV nVN发动机具体型号发动机具体型号排气噪声频谱，排气噪声频谱，消声器设计的一些基本原则和规定消声器设计的一些基本原则和规定参考原消声器或类似工况下的消声器参考原消声器或类似工况下的消声器扩张比理想的m为：720尽可能取在1014之间节数通常以24节为宜，除非有低噪声或特殊要求，节数不应该多于4节。总体积Y为消声系数，一般取56n0为标定转速；N为气缸数 为行程数；Vh为排量1/20()120mhnVYVN第7页/共72页套管（框型罐）内装式Helmholtz 消声器三管迷路Helmholtz 消

3、声器同心Helmholtz 消声器旁支Helmholtz 消声器穿孔管消声器Helmholtz消声器波长管复合消声器阻性消声器 Helmholtz消声器频率作用范围消声器频率作用范围：40200Hz；三管迷路频率作；三管迷路频率作用范围用范围100500Hz；套管加入；套管加入消声材料频率作用范围：消声材料频率作用范围：500HzHelmholtz腔腔第8页/共72页传声器传声器10lgiWiWttWTLLLW声源管路声学元件全消音传声器传声器加入全消音装置，加入全消音装置，防止声波继续反射回来防止声波继续反射回来第9页/共72页声源声源管路 管路声学元件传声器传声器传声器传声器112210l

4、gWWWILLLWW1：没有安装消声元件的系统在测量点的声功率：没有安装消声元件的系统在测量点的声功率W2：安装了消声元件后在同一点测量的声功率：安装了消声元件后在同一点测量的声功率第10页/共72页声源管路声学元件传声器传声器1传声器传声器2112220lgPPPLDLLP第11页/共72页学特性。可能是正值也可能是负值。用于描述整个系统。声压级差值：与声源特性无关，但却取决于出口处的声学特性。用于评价出口处的最终的噪声指标。第12页/共72页第13页/共72页麦克风（传声器）麦克风（传声器）传递损失传递损失插入损失插入损失传递损失（传递损失（2Mic）声音文件转换声音文件转换快速傅立叶变换

5、快速傅立叶变换阶次追踪阶次追踪数据提取数据提取第14页/共72页对于二冲程发动机：Harmonics=OrdersEngine CycleEngine RevolutionBasic FrequencyRotation FrequencyordersHarmonics*Mult.*Mult.第15页/共72页频率低于信号中最高频率的2倍的时候，将发生混叠数字滤波器不能消除混叠现象，它只与采样频率相关第16页/共72页-1.5-1-0.500.511.501-1.5-1-0.500.511.500.70.8

6、0.91第17页/共72页第18页/共72页Contours（？）dB Order and Frequency Contours （Cambell图）PostprocessDuring a simulation第19页/共72页22( )nnAmplitude nAB传感器传出每个时间步长的速度信号传感器传出每个时间步长的速度信号麦克风把速度信号转换成压力信号麦克风把速度信号转换成压力信号GT-POWER对压力信号进行插值用于对压力信号进行插值用于FFT转换转换对压力信号进行对压力信号进行FFT转换转换计算每个频率下声波的振幅计算每个频率下声波的振幅 cos()sin()onnF tAAnft

7、Bnft2134artudtd*r*cs*P第20页/共72页把非周期信号转换成周期信号把非周期信号转换成周期信号第21页/共72页第22页/共72页exercise for the user)（？）第23页/共72页第24页/共72页signal1signal2第25页/共72页第26页/共72页第27页/共72页第28页/共72页Transient Window Type Equation - - Hanning 1-cos2(*t/T) Bartlett 1-|2*t/T-1| Welch 1-(2*t/T-1)2 第29页/共72页传声损失分析插入损失分析实际试验中测量传递损失是非常困

8、难的。它反应的是消声器本体的声学性能，是消声器的固有特性。通常用与不同结构的消声器进行对比分析。此外特别适合缺乏发动机参数的情况，也可以将由试验取得的发动机出口处的状态参数输入到声源模块且计算速度快。安装消声器前后在发动机排气口某固定测点处测得的计数声级之差，它直接反映了消声器对发动机噪声的消声效果。该指标能综合反应内燃机、消声器和消声器尾管的匹配特性。由于插入损失考虑声源特性，因此必须建立发动机模型。通常情况下计算插入损失必须建立两个模型一个带消声器的模型和一个不带消声器的空管模型，两个模型在排气口处的声压级之差即为插入损失。此声波可以转化成声音文件播放出来，形象直观。第30页/共72页第3

9、1页/共72页 计算方法：传递矩阵（频域分析）计算方法：传递矩阵（频域分析） 输入参数：几何尺寸、边界条件、初始条件输入参数：几何尺寸、边界条件、初始条件 适用对象：有声学分析经验的工程师适用对象：有声学分析经验的工程师（使用过其他相似的声（使用过其他相似的声 学分析工具）学分析工具） 模型中常用的流动部件：模型中常用的流动部件： Pipe Flowsplit Orifice CatalystBrick EndEnvironment EndFlowCap第32页/共72页222221121111upttttup第33页/共72页计算方法：基于平面声波理论Helmholtz equation压力

10、、流量的传递矩阵形式正向、反向的传递矩阵形式声波传播、反射的传递矩阵形式第34页/共72页1.84*SfreqCD第35页/共72页第36页/共72页TemplateDescriptionAnalogAcoustSource 线性声源线性声源 EndFlowSpeakerEndFlowRadiation线性声学线性声学 EndEnvironment, 边界条件边界条件EndFlowAnechoicAcoustLinEigen 本征频率的计算本征频率的计算None (order/mode(natural frequencies)storage flag)AcoustLinTransLoss传递损

11、失传递损失 AcoustTransLoss& transfer matrixAcoustLinExtMic声压级的计算声压级的计算 AcoustExtMicrophone& moreAcoustLinInsLoss插入损失插入损失 AcoustInsLossTMBlackBox 传递矩阵传递矩阵 Data第37页/共72页把声源特性定义以下为把声源特性定义以下为频率以及每个阶次下发动机转速频率以及每个阶次下发动机转速的函数的函数第38页/共72页第39页/共72页？第40页/共72页系系统统的固有的固有频频率率RLT结果显示结果显示第41页/共72页第42页/共72页计算插入损

12、失计算插入损失第43页/共72页第44页/共72页第45页/共72页NoLinear AcousticLinear AcousticMultiLoadAcoustSource产生声源特性产生声源特性（p/z）TMBlackBox产生传递矩阵产生传递矩阵（TM） Gap第46页/共72页用带有边界条件的标准（非线性）的声用带有边界条件的标准（非线性）的声学计算产生用于线性声学的学计算产生用于线性声学的Blackbox第47页/共72页第48页/共72页管路长度必须可变管路长度必须可变内部计算模型：内部计算模型：需要系统的体积流量信号和压力信号需要系统的体积流量信号和压力信号外部计算模型：外部计算

13、模型：在系统端点传感出体积流量信号在系统端点传感出体积流量信号需要加入线性声学分析模块需要加入线性声学分析模块外部计算模型：外部计算模型：通过通过microphone传感出系统的压力信号传感出系统的压力信号需要加入线性声学分析模块需要加入线性声学分析模块管路长度必须为可变管路长度必须为可变第49页/共72页第50页/共72页第51页/共72页q模型优化而准确q为复杂形状的建模提供方便第52页/共72页第53页/共72页第54页/共72页定定义义壳体的厚度壳体的厚度用于用于GT-POWER中的参数中的参数用于用于GT-POWER中的参考模型中的参考模型第55页/共72页Left end at x

14、=-1Right end at x=1Middle face positinNote:Baffle thickness reduces the effective chamber volume!第56页/共72页Define the inlet and outlet port number for assembly linkage in GT-POWER第57页/共72页)int()int(MaxNUM%100Porocityholepipeholeperforatedperforatedpipehole2holeDDDLENholeLENDNUMD第58页/共72页Note:WOOL occupies the whole chamber space!第59页/共72页第60页/共72页第61页/共72页