排气消声器消声理论模型及性能评价指标探讨.pdf.pdf

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排气消声器消声理论模型及性能评价指标探讨
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析
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几种消声器消声理论和模型的分析
台
指
. 声滤波理论
声和电都是波动,故有类似之处。
理
声在管道传播的过程中, 由于管道截面的突然改变会使声压产生突变,这样的效应等效于电
路的某些效应,这便是声滤波理论的基础,即将声学系统中某些特性之间的关系类比于电路系统
中的电阻、电容和电感等之间的关系,得出等效电声系统
以旁支共振腔即亥姆霍兹共振器为例,如图所示为其构造小截面的一段称为颈,
大截面的容积称为腔。颈中的空气是由声质量控制,具有一定的声质量,其等效电路参数是电
感;腔中的空气是由劲度控制,具有一定的声顺,其等效电路参数是电容因此,旁支共振
腔相当于一个串联的滤波电路, 如图所示,其等效阻抗为:
—亳‘
式中一辐射阻抗。/ 。其中为圆频率,为空气密度为声速;
,为颈的截面积;
一声顺./ ,其中为腔的体积
其共振频率为:
/、,·
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四工业学院学报年

围旁支共撮睦及其等效电路
声滤波理论的特点是采用声学基本参数代替消声单元,适用于压力波振幅很小,气体状态变
化可忽略的情况。
在发动机排气系统中,压力波的振幅较大,因此声滤波理论是不太适合的。
. 一维传递矩阵消声模型
传递矩阵理论是将一个复杂的管道系统划分成若干个简单的声学子系统,将各个子系统的特
性用传递矩阵表示,借助矩阵运算就可得出反映整个系统传声特性的传递矩阵。
在声学系统中,对于只考虑声压和体积速度两个参数的情况,其声场传递矩阵,为四极参
数矩阵,即

式中、、、一表示传声特性的无量纲量。
如图所示为一等截面管道若其进、出口截面的声
压和体积速度分别为、⋯,则声在此管道中的
传播特性为;
: ㈨图等截面管道的传递矩阵
而
/
/

式中一波数,一, 为圆频率,为声速;
一管道长度;
一气体密度;
一管道截面积。
因此, 消声器从入口至出的总传递矩阵就等于各个消声单元传递矩阵的连乘积,即
::㈣
式中、、、一总传递矩阵系数;
.、.、、.一第个消声单元的传递矩阵系数;
一消声单元的个数。
消声器的总传递矩阵获得后就可由此计算消声器的传递损失和插入损失,预测消声器的消声
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第卷第期刘晓玲:排气消声器消声理论模型及性能评价指标探讨
特性
用传递矩阵模型预测排气消声器的消声特性时,所作的主要假设有:线性化假设、无损耗假
设、均匀流动假设、均匀参数假设和平面波假设一维近似理论等
. 消声器二维消声模型
一维传递矩阵模型虽然简便,但其计算误差较大,,较
接近实际的二维消声模型便逐渐发展起来。
.. :维有限差分模型
以消声器内声场问题为研究对象,二维有限