消声器设计与声学分析

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1、消声器设计与分析所属：CDAJ-GTTEAM芮鹏主要内容消声器设计与声学分析基础GT-POWER中的标准声学分析GT-POWER中的线性声学分析Muffler－专用消声器设计模块GEM3D在消声器设计与声学分析中的应用消声器设计与声学分析基础消声器的设计要求声学要求减少声能的传递－传递损失插入损失空气流动要求空气流过消声元件时受到阻力流体压力上升机械和材料方面的要求气流、温度对材料性能的影响成本的控制安装空间的限制能量损失增大流速过高，摩擦噪声增大消声器的设计步骤对噪声源进行实地了解，主要实测发动机排气噪声的频谱，并且分析各个频带上的噪声声压级，通常用A声级测出噪声

2、的声频谱，采用1/3倍频程带宽或倍频程带宽的频率分析装置作出频率特性曲线图，这是消声器设计的主要依据掌握发动机的基本参数、工作条件，如气流的流量、流速、管道的截面参数等明确要设计的消声器的性能要求，如要求达到的消声量和允许的最大压力损失选择消声器的类型，根据对消声器性能的要求、声源特性、环境的影响空间的限制等条件，选择适当类型的消声器设计计算消声器的各种结构尺寸时，选择合适的消声材料及消声结构，要根据消声原理及性能要求作理论计算，并考虑空间的限制和制造成本验算或作必要的实验，确认消声器能达到各项性能指标。根据加工及安装的工艺性要求来设计消声器，有时试验后还要进行改进

3、才最后完成对选择的消声器，进行实际工况下的测试，对消声器性能的理论计算结果进行测试，分析误差并进行改进消声元件的结构形式的选取消声元件的分类主动：电子控制、产生与声源幅值相等、相位相反的次声波。半主动：被动控制系统，消声效果由气流控制，如排气系统中的双模态消声器。被动消声器声能被反射和吸收成本太高，汽车进排气系统中应用较少阻性抗性内部装有消声材料扩张消声器旁支消声器赫姆霍兹消声器¼波长管½波长管只能消除窄频带的噪声消元件特性扩张消音器特性：扩张比和扩张腔室的长度扩张比增大：传递损失增加（幅值）长度增加时，最大值的中心频率减少，带宽也减少赫姆霍兹特性：容积、连接管长度

4、、连接管的截面积容积增加，共振频率降低，幅值变化没有规律截面积增加时，共振频率也增加，幅值变化也没有规律管长增加时，共振频率下降，幅值变化没有规律主管截面增加时，传递损失减少，频带变窄，但频率不变¼波长管特性：长度、面积比（旁支截面积比主管截面面积比值）长度越大，频率越低截面积比越大，传递损失幅值增大，带宽也增大，但对频率不影响用来消除较高频率排气系统噪音特性排气系统噪音组成：空气噪音（脉动噪音）；发动机的气缸数；几何尺寸；（GT主要关注点）冲击噪音；气流对管路的冲击引起；辐射噪音；机械振动；稳定气流引起；不稳定气流引起；气流摩擦噪音；紊流引起；高频；温度影响：温度

5、高，低频降噪能力降低V型发动机，选择适当的Y型管（决定半阶次大小）例：简单扩张室式消声器结构形式的选取总容积、扩张比各腔长的分布等消声器的基本结构发动机具体型号排气噪声频谱，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扩张比理想的m为：7～20尽可能取在10～14之间节数通常以2～4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5－6n0为标定转速；N为气缸数为行程数；Vh为排量排气消声器的结构形式套管（框型罐）内装式Helmholtz消声器三管迷路Helmholtz消声器同心Helmholtz消声器旁支Helmho

6、ltz消声器穿孔管消声器Helmholtz消声器¼波长管复合消声器阻性消声器Helmholtz消声器频率作用范围：40～200Hz；三管迷路频率作用范围100～500Hz；套管加入消声材料频率作用范围：≧500HzHelmholtz腔常用声学评价指标传递损失(TransmissionLoss)消声器入射声（Lwi）和透射声（Lwt）的声功率之差。传声器声源管路声学元件全消音传声器加入全消音装置，防止声波继续反射回来常用声学评价指标插入损失（InsertionLoss）系统中插入消声元件之前和之后，在出口处得到的声功率级（或声压级）的差值。声源声源管路管路声学元件传声

7、器传声器W1：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常用声学评价指标声压级差值（leveldifference）系统中任意两点的声压级的差值声源管路声学元件传声器1传声器2评价指标的比较传递损失:只要有截面变化，就存在传递损失，而且永远是正值。只与消声元件的结构、介质的阻抗率以及截面面积有关。而与消声元件在系统中的位置没有关系。用于描述单个元件。插入损失：取决于传递损失和消声元件在系统中的位置有关以及声源和出口处的声学特性。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。