一种微穿孔板消声器

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1、万方数据一种微穿孔板消声器商旭升陈玉春王伟(西北工业大学动力与能源学院西安710072)徐东毅(民航西南地区管理局试航维修处)2003年9月19日收到摘要本文根据马大猷教授提出的“微穿孔板吸声体精确理论”，在对微穿孔板消声器结构参数与吸声特性之间的相互影响进行了分析的基础上，设计了微穿孔板消声器并将其应用在新舟60飞机APU(辅助动力装置)降噪的实际工程中，并通过编写的噪音数据采集分析程序，对降噪效果进行了测试和分析，验证出微穿孔板消声器对消除飞机的APU的排气噪声具有良好的消声效果，平均降噪7．16dB。关键词微穿孔板消声器，吸声系数，噪声Am

2、icroperforatedmufflerSHANGXu-ShengCHENYu-ChunWANGWei(SchoolofPropulsionandEnergy,NorthwesternPolytechnicMUniversity,Xi'an710072)XUDong—Yi(SouthwestRegionalAdministrationAirworthiness&MaintenanceDi倒on)AbstractBasedonthegeneraltheoryofthemicroperforatedabsorber[1

3、，thispapermade

4、someanalysisaboutthemutualinfluencebetweenthestructureparametersandthecharacteristicparametersofamicroperforatedmuffler．DesignedfortheAPU(auxiliarypowerunit)ofaMA60planeamicroperforatedmufflerwithwhichhastheaveragevalueofnoisereductionis7．16dB．KeywordsMicroperforatedmu毋er，Coe

5、fficientofsoundabsorption，Noise1引言微穿孔板消声器是我国近年来研制的一种新型消声器，这种消声器采用金属结构代替多孔纤维性吸声材料，具有清洁、无污染、表面光洁、对气流阻力小，气流再生噪声低，并适于在高温、高速气流及有水气、粉尘等特殊环境应用声学下应用，在较宽的频带范围内具有良好的消声效果。鉴于机械加工能力和手段的不断提高，马大猷教授对这一理论又有新的开拓和发展，提出了“微穿孔板吸声体精确理论”，【lf2j使得该结构吸收频带大为拓宽。本文根据马大猷教授这一理论，针对新舟60飞机APU工作噪声较大的实际情况，设计开发了一

6、套微穿孔板消声万方数据器，编写了噪音采集程序，并在现场实地测试了降噪效果，得到满意的效果。2微穿孑L板消声器理论分析2．1微穿孔板结构分析微穿孔板吸声结构的吸声机理【3j是：声波入射时，空气在小孔中摩擦产生声阻，消耗声能，从而达到消声的目的。微穿孔板吸声结构如图1所示。这种吸声结构声学特性的主要参数有：微孔直径d，孔板后腔深日，孔板厚度t和穿孔率p(由微孔直径d，孔间距b决定)。如果用它构成圆管消声器，那么气流通道圆管直径对这种吸声结构的声学特性也有一定影响。lt曲一l_。微尹扳=亚翻=五互隧二毅盈[互理盐ft}

7、Hf(

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9、五丑j、硬壁图1微穿孔析吸声结构2．2微穿孔板吸声性能分析衡量吸声性能的指标主要有：声阻抗和吸声系数。它们可以分别用下面的计算公式表达【4】：(1)声阻抗Z。Z=r4-j[wm--cot(警)](1)其中r为声阻率，r=署[V／-+妥+字]㈤∽m为微穿孔板声抗率，um=嚣[t+、／9+萼+。．85id]c3，式中，u为入射的角频率，C为介质声速，叩为空气粘滞系数，p为空气密度，)(=罢~／瓦而。其他几何结构参数如图l所示。(2)正入射吸声系数aⅣ。4r⋯aⅣ2—(1+r)2+[wm—-cot(wH／c)]2【4)吸声系数OZN是结构参数和频率的函

10、数．当系统共振时声抗为零，吸声系数达最大值，对应的频率为共振频率为，r，偏离，r，吸声系数迅速下降。(3)消声量ALTL。消声器的横截面一般采用窄矩形截面也可采用圆形，对于MA60飞机APU(辅助动力装置)的排气噪声，由于条件限制只能采用圆管形消声器。对于图2所示的圆截面微穿孔板消声器，可以导出消声量的计算公式为蛳例“f2、2k(．w、m)鬲坪+ks-赫]22、、7+蘸)1／2)V2㈣。(跏“(川。)zJJ(5，式中k为波数，D为圆管消声器的内直径，其它符号如前所述。从上述计算式可以看出，直径d主要影响声阻率，对共振频率影响很小，在一定的参数范围

11、内，d越小，半吸声带宽越大，但最大吸声系数有所降低；板后共振腔深度日对共振频率影响最大，日越大，共振频率越低；增大穿孔率可使共振频率增大