一种带直通穿孔消声器管路的传递损失的计算方法技术

本发明专利技术公开了针对一种带直通穿孔的消声器管路结构，在传统传递矩阵法的基础上，结合微穿孔板理论及微穿孔板模型进行消声管路的传递矩阵和传递损失的计算优化方法，包括以下步骤：针对汽车空调管路内的气动噪声问题，设计了一种带直通穿孔的消声器管路结构，明确消声结构的基本组成和相关参数。本发明专利技术具有以下积极效果：针对由于汽车空调管路内产生的气动噪声问题，设计一种带直通穿孔的消声器管路结构，在传统传递矩阵法的基础上，结合微穿孔板理论及微穿孔板模型进行消声管路的传递矩阵和传递损失的计算，能够高效且精确的计算出其传递损失，从而达到跟有限元计算方法相比，计算的结果准确，同时计算时间和计算量大大缩减的效果。的效果。的效果。

【技术实现步骤摘要】
一种带直通穿孔消声器管路的传递损失的计算方法


[0001]本专利技术涉及管路的噪声控制
，尤其涉及一种带直通穿孔消声器管路的传递损失的计算方法。

技术介绍

[0002]汽车空调作为调节车内温度、除霜除雾的重要系统，在保障温度舒适性和驾驶安全性方面起到重要作用。汽车空调管路系统内存在空气湍流，产生气动噪声。空调管路与驾驶室直接连接，气动噪声通过空调管路直接传入驾驶舱，成为驾驶舱内的主要噪声源之一。针对气动噪声问题，加装消声器能有效降低噪声沿管路的传播。
[0003]针对汽车空调管路内的气动噪声问题，设计了一种直通穿孔管结构，为推导和计算该消声结构的传递损失，采用将微穿孔板理论和传递矩阵方法结合的方式建立消声器的传递损失计算模型，并建立声学有限元模型对传递损失进行仿真计算，验证了消声结构传递损失计算理论和有限元模型的正确性。
[0004]为此，我们提出一种带直通穿孔消声器管路的传递损失的计算方法。

技术实现思路

[0005]本专利技术主要是解决上述现有技术所存在的技术问题，提供一种带直通穿孔消声器管路的传递损失的计算方法，该方法能针对带直通穿孔消声器管路的特点将微穿孔板理论跟传递矩阵方法结合的方式建立消声器的传递损失计算模型，从而实现跟有限元计算方法对比，计算的结果准确，同时计算时间和计算量大大缩减。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案，一种带直通穿孔消声器管路的传递损失的计算，包括以下步骤：
[0007](1)针对汽车空调管路内的气动噪声问题，设计了一种带直通穿孔的消声器管路结构；
[0008](2)明确消声结构的基本组成和相关参数，消声结构的单个单元由直通穿孔管与扩张腔组成，多个单元周期排布构成消声结构，计算传递损失前需计算相对声阻抗z
m
；
[0009](3)计算声阻抗率Z，建立微穿孔板的理论模型，微穿孔板的声阻抗率计算公式为：
[0010][0011]其中，P为微穿孔板上的声压，V为声波振动速度，R为声阻抗率实部，X为声阻抗率虚部，j为复数单位；
[0012]声阻抗率实部R的表达式为：
[0013][0014]其中，μ为空气的运动粘度系数，v为体温度传导系数，ρ为流体的密度，ε为微穿孔板的穿孔率即穿孔面积与穿孔板面积之比，t表示微穿孔板板厚，d
m
表示微穿孔板的开孔直
径，k
r
表示声阻常数；
[0015]声阻抗率虚部X的表达式为：
[0016][0017]其中，ω为角频率，k
m
表示声质量常数；
[0018]声阻常数k
r
和声质量常数k
m
分别是：
[0019][0020][0021][0022]式中，K为微穿孔板常数；
[0023](4)计算相对声阻抗率z
m
，主要研究微穿孔板的结构优化问题，将体温度传导系数ν忽略，同时将声阻抗率进行换算得
[0024]微穿孔板相对声阻：
[0025][0026]微穿孔板相对声抗：
[0027][0028]式中，L为板后空腔深度，c为声速。
[0029]根据公式：
[0030]z
m
＝r
m
+jx
m
[0031]计算穿孔段的相对声阻抗z
m
，式中：j为复数单位；
[0032](5)输入消声器的扩张腔初始设计值(直通管直径d、扩张腔直径D、扩张腔长度L、内插长度L
a
)，建立声波的质量方程和动量方程：
[0033][0034][0035][0036]式中ρ为空气密度，[M1]为声波的质量矩阵，k＝ω/c为波数，ω为角频率，j为复数单位，d为穿孔管的直径，D为扩张腔的直径，定义扩张腔直径D与穿孔管直径d的比值即D/d为扩张比，z
m
为管路结构中穿孔的相对声阻抗率；
[0037](6)求解上述方程，得到消声器首段和末端的声压与质点振动关系：
[0038][0039][0040][E]＝diag(exp(
‑
ξ
i
(L
‑
L
a
)),i＝1,2,3,4
[0041][R]为[E]的特征向量矩阵；为[E]的特征值
[0042](7)将消声器的边界条件：
[0043][0044]带入声压与质点振动的关系式中，求解出传递矩阵T和传递损失T
L
为：
[0045][0046][0047]作为优选，所述步骤(1)带直通穿孔的消声器管路结构，通过直通管的穿孔内空气共振和扩张腔控制声阻抗来实现降噪。消声结构的单个单元由直通穿孔管与扩张腔组成，多个单元是周期排布的。
[0048]作为优选，所述步骤(2)微穿孔板吸声结构是由一块存在大量微孔的板及板后空腔组成，微穿孔板吸声体可以看作由多个亥姆霍兹共鸣器并联组成的吸声体，其原理是利用共振来抵消掉噪声的能量。
[0049]作为优选，所述步骤(3)计算相对声阻抗率z
m
，由于主要研究微穿孔板的结构优化问题，所以将体温度传导系数ν忽略，同时将声阻抗率进行换算得到微穿孔板相对声阻和微穿孔板相对声抗。
[0050]作为优选，所述步骤(4)输入消声器的扩张腔初始设计值，假设声波在穿孔管和膨胀腔内传播过程为绝热过程，则可建立声波的质量方程和动量方程。
[0051]作为优选，所述步骤(5)对上述声波的质量和动量方程进行求解，得到穿孔段初始位置(x0＝L
a
)和末端位置(x1＝L)的声压与质点的振动关系。
[0052]作为优选，所述步骤(6)根据传递矩阵理论结合微穿孔理论计算消声器的传递矩阵和传递损失。
[0053]有益效果
[0054]本专利技术提供了一种带直通穿孔消声器管路的传递损失的计算方法。具备以下有益效果：
[0055](1)、该一种带直通穿孔消声器管路的传递损失的计算方法，针对由于汽车空调管路内产生的气动噪声问题，设计一种带直通穿孔的消声器管路结构，在传统传递矩阵法的基础上，结合微穿孔板理论及微穿孔板模型进行消声管路的传递矩阵和传递损失的计算，能够高效且精确的计算出其传递损失，从而达到跟有限元计算方法相比，计算的结果准确，同时计算时间和计算量大大缩减的效果。
[0056](2)、该一种带直通穿孔消声器管路的传递损失的计算方法，计算方法可适用于汽车空调的出风管路消声器的设计，在针对消声器进行参数设计时，将微穿孔板理论带入到传统传递矩阵法中，为今后类似的吸声结构的分析和传递损失的计算提供了一种新的方法和思路。
附图说明
[0057]为了更清楚地说明本专利技术的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见的，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种带直通穿孔消声器管路的传递损失的计算方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)明确消声结构的基本组成和相关参数，消声结构的单个单元由直通穿孔管与扩张腔组成，多个单元周期进行排布，计算传递损失前需计算声阻抗率Z和相对声阻抗z
m
；(2)计算声阻抗率Z，建立微穿孔板的理论模型，微穿孔板的声阻抗率计算公式为：其中，P为微穿孔板上的声压，V为声波振动速度，R为声阻抗率实部，X为声阻抗率虚部，j为复数单位；声阻抗率实部R的表达式为：其中，μ为空气的运动粘度系数，v为体温度传导系数，ρ为流体的密度，ε为微穿孔板的穿孔率即穿孔面积与穿孔板面积之比，t表示微穿孔板板厚，d
m
表示微穿孔板的开孔直径，k
r
表示声阻常数；声阻抗率虚部X的表达式为：其中，ω为角频率，k
m
表示声质量常数；声阻常数k
r
和声质量常数k
m
分别是：分别是：分别是：式中，K为微穿孔板常数；(3)计算相对声阻抗率z
m
，主要研究微穿孔板的结构优化问题，将体温度传导系数ν忽略，同时将声阻抗率进行换算得：微穿孔板相对声阻：微穿孔板相对声抗：
式中，c为声速；根据公式：z
m
＝r
m
+jx
m
计算穿孔段的相对声阻抗z
m
，式中：j为复数单位；(4)输入消声器的扩张腔初始设计值(直通管直径d、扩张腔直径D、扩张腔长度L、内插长度L
a
)，建立声波的质量方程和动量方程：)，建立声波的质量方程和动量方程：a1＝k2‑
a2a4＝k2‑
a3式中ρ为空气密度，[M1]为声波的质量矩阵，k＝ω/c为波数，ω为角频率，j为复数单位，d为穿孔管的直径，D为扩张腔的直径，定义扩张腔直径D与穿孔管直径d的比值即D/d为扩张比，z
m
为管路结构中穿孔的相对声阻抗率，(5)求解上述方程，得到消声器首...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘晓昂，郑威君，王梓宇，
申请(专利权)人：河北工业大学，
类型：发明
国别省市：