第6章 消声器-噪声控制

汽车噪声控制第六章消声器第一节噪声控制的基本途径定义消声器是一种阻止声音传播而允许气流通过的降噪装置降噪效果空气动力机械的输气管中或进、排气口安装合适的消声器，能使空气动力机械进、出口噪声降低20～50dB应用消声器广泛用于各种风机、内燃机、空气压缩机、燃气轮机及其他高速气流排放的噪声控制中。第一节噪声控制的基本途径设计要求

1）整个频率范围内有足够消声量，力求避免气流再生噪声2）阻尼损失小，消声器消耗功率要尽可能小3）能耐高温、耐腐蚀、机械性能好，工作可靠，使用寿命长4）壳体及内部隔板有足够刚度，减小辐射噪声5）消声器的外形尺寸应与整车协调6）结构简单，工艺性好，成本低消声量消声量消声器频率范围阻力损失传声损失（隔声量）

1.1消声器的性能评价指标一、消声器的评价指标和类型显然传声损失和插入损失在数值上会略有不同插入损失空间某固定点所测得的安装消声器前后的声压级或声功率级之差插入损失反映了消声器的实际降噪效果，同时测量简便易行，应用广泛插入损失不仅与消声器有关，还与声源特性和消声器末端阻抗有关消声器入口和出口处的声功率级之差，表征输入输出噪声能量的相对变化关系传声损失反映了消声器本身传播声波的特性，与声源和末端阻抗没有关系理论分析和设计时使用传声损失比较方便，实际测量比较困难消声器频率范围消声器频率范围消声量阻力损失一般要求消声的有效频率范围越宽越好人敏感的频率范围有足够的消声量声源辐射噪声大的频率段应有较大的消声量一、消声器的评价指标和类型没有统一的定量评价标准指具有显著消声量的频率或频带1.1消声器的性能评价指标阻力损失消声器频率范围消声量阻力系数

静压差与其测点端面的动压之比一、消声器的评价指标和类型功率损失比（汽车内燃机排气消声器）安装消声器前后发动机功率差与未安装消声器时发动机功率的百分比反映了消声器的阻力损失对内燃机性能的影响一般要求功率损失比小于5%静压差消声进口和出口处的静压差1.2消声器的性能评价指标1.2消声器的分类（按消声机理不同分）一、消声器的评价指标和类型1、阻性消声器利用吸声材料，增大声阻，实现消声中、高频范围具有良好的消声效果1.2消声器的分类（按消声机理不同分）一、消声器的评价指标和类型利用截面突变、旁支管和共振腔等造成阻抗失配（主要是声抗）实现消声消声频带较窄，中、低频范围消声效果良好2、抗性消声器1.2消声器的分类（按消声机理不同分）一、消声器的评价指标和类型综合了阻性和抗性消声的优点3、阻抗复合式消声器4、主动消声器传感器测量上游声波，控制发生器在下游产生特定声波，使之恰好与管道中原来的声波相干涉而相互抵消，实现消声消声器技术发展的一个重要方向第二节阻性消声器1、原理

利用吸声材料安装在气流通道内制作而成

多孔吸声材料是声能量被吸收并耗散2、分类

直管式、折板式、声流线式弯头式、片式、蜂窝式、迷宫式3、隔声量计算

实测法得到隔声量第二节阻性消声器4、设计步骤1）确定消声器结构型式（流量、流速—截面尺寸—结构形式）2）正确选用吸声材料3）确定消声器长度

长度增加，消声量和阻尼损失增加

由声源强度和降噪要求决定4）合理选择吸声材料的护面结构5）考虑高频失效、气流速度和气流再生噪声等因素，验算消声

效果

第二节阻性消声器5、设计注意问题

减小气流阻力、防止过大消耗机械功率；

增加吸声材料与声波的接触长度和表面积；

使用下限频率（吸声材料性质决定）；

使用上限频率（消声器结构尺寸决定）第三节扩张式消声器1、特点

中低频时，消声效果好，对高频效果差2、原理：

管道截面突变引起阻抗变化，声波反射回去

通过改变扩张室和内接管长度，使前进声波与不同界面上反射声波发生干涉而相互抵消3、单腔式消声器隔声量的计算

假设：管道内气体是均匀理想介质，且勿流动；管道壁面无振动，声波以平面波的形式沿管道轴向传播，声能不向管外传播第三节扩张式消声器平面波：

其中：分界面上，声学边界条件：体积速度连续：流入的流量率与流出的流量率必须相等由上述两个边界条件得：声压反射系数：其中：称为扩张比第三节扩张式消声器声强反射系数：声强透射系数：可见：扩张管和收缩管，透射系数仅与扩张比有关，与截面积无关单腔扩张式消声器隔声量：汽车消声器入口与出口截面积相等，则：第三节扩张式消声器与断面交接处，有连续方程：与断面交接处，有连续方程：由于，则由上式可知：由欧拉公式可得：第三节扩张式消声器隔声量：由曲线可知：

隔声量是

的周期函数，当时，消声量最大，此时

，则最大隔声量对应的频率：第三节扩张式消声器消声量最大，则：；消声量最小，则：结论：扩张室长度为四分之波长的奇数倍，消声量最大；

扩张室长度为四分之波长的偶数倍，消声量最小隔声量与扩张比有关,随扩张比增大而增大,与扩张腔长度无关;

随着扩张腔的长度增加,最大隔声量对应的频率向低频移动消除通过频率方法：

两段分别插入和长度的插入管

采用不同长度的多级扩张腔消声器(级数不能过多、耦合作用影响)第四节共振式消声器结构原理：

共振式消声器通过管道开孔与霍姆赫兹共振腔相连而成的结构声阻抗突变界面：

声压连续：

体积速度连续：入射，反射和透射的声阻抗相等：故：第四节共振式消声器共振器声阻抗为；

其中：为声阻；，有效长度由于，故代入体积速度连续方程整理得：与声压连续联立得：隔声量：其中：，，，第四节共振式消声器共振器通常即声阻很小，可忽略，则隔声量得：

具有明显选择性，共振消声量很大；降低量与k有关，k越小曲线越尖拓宽消声频率范围方法：1）采用较大的k值2）增加共振腔声阻，填充吸声材料3）多级串联，共振频率错开第五节阻抗复合式消声器第六节消声器设计中几个问题1、气流对消声器的影响

产生气流再生噪声；

高速气流冲击管道、壳体和隔板，引起振动，辐射噪声

小于30m/s，扩张式消声效果影响小，不允许大于50m/s大于50m/s，共振式消声器共振峰明显消失2、消声器扩张比的选择

消声器出、入口不得小于排气歧管或排气道

避免排气背压增高，增大功率损失