一九八六年第一期镇江船舶学院学报杭性消声器的设计参数与内插外推法方开翔摘本文综合了国内外文献中的有关论述王鸿要讨论了一些主,结合朱油机消声器的设计要参数的选择介绍了计算消声值的内插外推法为杭性消声器的设计提供了有价值的资杆少 抗性消声器广泛用于内燃机排气噪声的治理应用舀,在其它机械噪声控制方面,,也有着较多的消声器系统见图,下面就这一系统的主要设计参数的选择一进行讨论环。画万内阻饥河乙‘工福蔺誓襄着云马口赢卜境图减消声器容积比一一,」】辐射阻抗】消声器系统框图二、消声器容积比之选择为消声器容积和发动机气缸工作容积之比一合理地选择容积比是取得良好消声效果和低功率损失的重要因素消声器容积决定了消声频率范围而对某一确定的发动机,是由容积比确定的,因此,消声频率范围由,来决定见图还直接与消声量有关,从图可以看出若‘消声量没有明显增加,而消声器体积却大大增加了若声,消声量急剧下降故一般推荐一,根据试验和统计资料消声器容积比可按下式确定二式中一一类别修正系数例如柴油机为普通配套机械,当功率损失插枷失入摸口、月盛矛一容积图消声器容积比对消声量约影响,闷,夕比岭肠,要求消声值达一时,取一一一气缸修正数粼万一一气缸数一一转速修正系数柴油机,一为转速转分和,转分分分别代人计算对于 !,选以, 。。转,得到一三在消声器容积损失、,消声器外形纵横比不变的条件下,的选择改变纵横比,对消声量和通过频率即插人一。的频率,均有很大的影响试验表明变,若纵横比,减小则必然要增大扩张比以保持消声器容积不因而消声量增大。但有效消声频率范围变窄同时也使通过频率减小,纵横比声器容积的改变,对截止频率消声频率范围的上限影响很小这是因为消没有改变下面我们看看如图所示扩张式消声器对于图所示简单扩张式消声器。,如果较大,通常以分布参数表示传递特性如果递特性二较小,则可以用集中参数来表示传二者有明显的差别纵横比一。时,并非越小越好因为为波数,,消声量有较佳值入一图二入,,波长试验表明。扩张式消声器简图《。时排气声压级反而增大台架试验表明纵横比对功率也有一定的影响具体数值的确定往往由实验测得二四消声器排气口面积之选择为减少功率损失和气流再生噪声经试验综合式中一米秒平均气流速度一般不要超过,建议由下式来估算消声器排气口的面积丫一一冲程修正系数四冲程二。二冲程一一转速修正系数一转速转分—内燃机气缸工作容积一三”缸经,冲程长度二,气缸数一二,少对。。,气缸数。。。转分分别代人计算,柴油机以冲程长度二,一可求出消声器排气口直径分别为和。、实,气缸直径际取值为值得提出的是减小时,消声器排气口直径,又称尾管直径减小后消声效果提高原因是当管壁处声能损失增加,使高频区域的衰减加大,但是要注意的是随着的减小秒时是没有影响的气流速度增加要防止再生气流噪声不过,气流速度小于米减小后在一定范围内尾管,,背压提高要防止功率损失增大减小排气口直径是有利的有时把尾管由圆截面渐缩至扁圆形鱼使截面积缩小,有利于提高消声量式五尾管长度对消声量影响颇大,尾管长度的影响参见图’以峨锐气田螃站附夕分奋。一图尾管长度对消声量的影响图扩张腔内部分隔由图可见尾管长度为是不行的,消声量很小尾管加长总的有利于消声但在某一定长度范围,噪声反而加大这是由于尾管的共振频率与机器的固有频率或与其高次谐波频率相叠加的结果设计时应充分注意这一问题六某一扩张腔如图扩张腔内部分隔的影响所示,分隔成两腔实测其消声量与频率的关系见图匆由一胜荤粗了叫二、犷州肖勺日且了尽亡场乡夔下少日卜洲入、从图上可以看出分隔段数越多,消声量越大但功率损失也大少一分隔成段时值为原值的一、火生,使扩张腔长度方向的共振频率产反幻心力你艾生图倍高频扩张腔内部汾隔的影响截止频率基本不变七,分隔方式的影响扣》图流通面职相等不同的分隔方式 一,一一一飞」一一——丁号论为—理实刀」的。分隔方式的影响见图图所示分隔方式较好所示分隔‘〔‘“诫厂叨拍伯阳方式高频消声效果差图,。一更差进一步显示了这一点,一二二〔二一一厂二习二二飞产织二气布一菇丁岑猫妇,但要注意到采用内插管方式时,‘增加图,但在,时通过频带增宽了所示已是管子共振式的抗性图分隔方式的影响消声器了八侧二多腔串联的消声效果,多腔串联,,随着腔数的增加,传递损失值增加但三腔串联时比两腔串联增加甚微美国的有关资料和我们通过微机计算的结果均证实了这一点可用到三腔串联勺、日本资料则认为四腔串联是不必要的一一飞之、。一理论谊实侧位,由图9可见.度的增长而增加2.LTL随连接管长‘一~一之00印,力2岁V岭卜广;3当连接管长度为叠‘时…通L过频带(即LT图9(d)二。)之宽考度增加,见。旧四加扣O4以卜仁口一r飞_.__一一门匕一一_上J\、护、一O0业八厂九计算消声值的内插乡外推法消声器的一些常规理论计算没有考虑气流影响因素,,产___一厂屯__汽-一-。05旧如加20一已‘夕气、.b?一产、!由于且实际上采用,的消声器结构也比较复杂143152Jl叫山以钻lo因此在理论上预测其插人损失往往难以准确在消_厂几一-一一L厂厂闷006习O自艺,声器实际研究和设计中些试验样品中,,通常希望从一逐渐接近和筛选达到设计指标的消声器为了简化试验过程和避免过多试验样品的浪费这里讨论计伙相同结构人损失值,算消声器插人损失的内插外推法不同尺寸的消声器中传播的相似性近似求出未知的消声器的插人损失值这种方法的基本原理是利用声波在从已测试验的几种不同尺寸消声器的实际插,现以简单扩张室消声器为例讨论这一问题第一个已知消声值的扩张室消声器的消声值为L:第二个未知消声值的扩张室消声器的消声值为L一l‘L,,”Lg(〔备‘+‘+。1一盒:I:,25‘一KL〕一.:一‘。Lg〔奋L:mZ一‘众25‘nKZILZ‘〕L:当f=fZ;=F时,(即K,五L,=KZ:时)未知消声器在第i个频带的消声值为:丫冷是叭禅裂淤华牲公芬公可)诱怀喇索等踌妞娜坦租解暇讲卑菊极飞裁TO团礴粉份嘴7写)社打闰盆龟72‘。LgLTL:;一邻爵二LTLI(iL;/L:)〔4loL:厂1+(m冬二、InZ一一25。上)1毛ZF〕.,、Zi。F、4ml、尹〕.人,、*、、*即从矛一”泪尸裕位拟华刀。t,:气‘、‘L卜娜TLZ:频率为i的消声值L据有关资料哪介绍,瓦夕倒泪户俱‘T“““‘/七2),一叫一一一水出弟一个凋户器协.;:,对比值LTL:/LTL,(iL,/L)的影响不大仅当F:<03时.;。m。~。IM为例以L一1。我们此时频率f<3HZ)影响较大所以为了简化计算:可以采用下列更简单的计算式F。,,,(。L‘‘lZLTL::一LTLI(iL/L),”L‘〔孕一念〕2m!一)(〔奋盒〕‘+‘+二乡可以用几个不同扩张比m和不同腔室长度L的消声器的消声值1;;l利用上式和fL一fL计算出归一化的扩张比m和扩张室长度L的消声器消声值然后作,r;的圆滑;出横坐标为Fi纵坐标为L曲线从曲线上汁算出所求消声器的不同F的消声:值最后由F坐标恢复到频率坐标即可,在21O5C柴油机消声器的设计过程中我们根据SNX型消声器(上海内燃机研究所设为了减少计算误差,,,,05C机上所测试的消声位计)安装在21,利用内插外推法,,,预算出新设计的RMS型消声器,的消声值由于这两种消声器均是二级扩张室串联,所以在计算过程中对每一腔室的消声值分别进行计算然后再利用声压级合成的原理,求出两腔串联消声器RMS型的消声值,0是RMS型消声器消声量的理论预测值和实际值消声频率曲线图1从图上可以看出,,用内插外推法得到的计算结果和实测结果比较接近,,消声频率特性相多似消声值的数量级也接近仅在个别频带上高于实测结果其主要原因是近似认为.,,5inKL=1且测量频带又满足于KL<。3这种方法在预算消声器基本声学特性时有一定的实用价值//截考文献...i〕IEOIJBERAN居K:NoiseandVibratio::eontr〔ol一了1971.2〕福田基一奥田襄介:骚音对策与消音设计张成译国防工业出版社198〔024...~eo。:nneerneonu5tggg3〕AflMiddlIAC于.fii22〔IIN乙又YNoiSE兄iDGid4〕北京市劳动保护科学研究所〔.天津内燃机研究所:小汽油机排气消声器系列和设计方法的研究
