CN108072508A - 阻性消声器测试结构及阻抗复合消声器性能预测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种阻性消声器测试结构及阻抗复合消声器性能预测方法，由主管道和多个延长管道组成，主管道与延长管道、以及延长管道之间，相互卡合组装形成中空腔体，腔体两端设有端盖，端盖上设有与腔体连通的连接头，腔体的内壁形成容纳消声材料的消声面空间。与现有技术相比，本发明为测试阻性消声器的不同消声材料性能提供了方便，可将不同消声材料装填在该结构中，通过改变结构的直径和长度，测试其在不同厚度和长度的传递损失曲线，使用范围广，通用性强，对于不同材料、不同长度均可以测量，得到比较完善的传递损失数据库，再结合通过仿真方法计算得到抗性消声器的传递损失数据，通过能量法相加得到阻抗复合消声器的传递损失。

Description

阻性消声器测试结构及阻抗复合消声器性能预测方法
技术领域
本发明涉及消声器，尤其是涉及一种阻性消声器测试结构及阻抗复合消声器性能预测方法。
背景技术
阻性消声器是利用消声材料或吸声结构的吸声作用，使沿管道传播的噪声随距离而衰减，从而达到消声目的。常用吸声材料有玻璃纤维丝、低碳钢丝网、毛毡等。这类消声器对高频噪声具有良好的消声效果，而低频消声性能较差，加之由于吸声材料易被发动机排出的高温废气所熔化，因此使用寿命短，且易被积炭、油泥等阻塞而降低或失去消声作用，故车上很少采用单一的阻性消声器。抗性消声器是借助于管道截面的突然扩张(或收缩)或旁接共振腔，使沿管道传播的某些频率的声波在突变处向声源方向反射回去，从而达到消声目的，它比较适用于消除低中频噪声，而对高频噪声的消声作用较差。
进气噪声是汽车发动机的主要噪声源之一。自然吸气发动机的进气噪声一般为低频噪声，其频率一般在几十赫兹到几百赫兹之间，而增压发动机的进气噪声往往集中在中高频，范围从1000-8000Hz甚至更高。针对增压发动机的进气噪声特性，可以使用阻抗复合式消声器来减少进气噪声。
阻抗复合式消声器将阻性消声器和抗性消声器的消声原理通过适当结构组合而成，兼有两者的消声特性。目前，在进行消音器的设计和研发中，抗性消声器可以通过仿真方法进行预测，但阻性消声器由于不同消声材料性能各异，很难通过仿真预测，只能通过实验才能得到消声材料的传递损失数据。针对不同消声材料的传递损失数据测试时，需要测试其在不同厚度或长度的传递损失曲线，目前专门针对阻性消声器不同消声材料传递损失数据测试的装置比较少，对于不同长度、不同材料，实验操作比较麻烦。
发明内容
本发明的目的就是为了解决上述问题而提供一种阻性消声器测试结构。
本发明的另一个目的是提供一种阻抗复合消声器性能预测方法。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
一种阻性消声器测试结构，该结构由主管道和多个延长管道组成，所述的主管道与延长管道、以及延长管道之间，通过相互卡合组装形成中空腔体，腔体两端设有端盖，端盖上设有与腔体连通的连接头，腔体的内壁形成容纳消声材料的消声面空间。
所述的主管道与延长管道的外径相同，为45-50mm。
所述的主管道长为2-4cm，每段延长管道长为1-2cm。
所述的延长管道的外表面沿径向设有第一环形面，第一环形面起定位卡槽作用，内表面沿径向设有第二环形面，相邻的延长管道在各自第二环形面之间形成容纳消声材料的环形消声面空间。
所述的第二环形面的宽度为15-25mm，主管道和延长管道在中间轴向形成气体通道。
腔体两端的连接头为圆管，圆管的直径与第二环形面内圆的直径相同。
一种阻抗复合消声器性能预测方法，具体步骤为：
(a)将不同的消声材料放入测试结构中，通过传递损失试验台测得不同厚度及长度的阻性消声器的传递损失曲线；
(b)通过仿真方法计算得到抗性消声器的传递损失曲线；
(c)根据设计好的复合消声器参数，将实验测得的阻性消声器的传递损失曲线与抗性消声器的传递损失曲线通过能量法相加，即得到阻抗复合消声器的传递损失曲线。
步骤(b)所述的仿真方法采用有限元法，具体采用仿真软件LMS-Virtual lab进行模拟。
传递损失曲线单位是声压级dB，需要通过公式换算成声压Pa，声压与声压相加后，再转换为声压级dB，步骤(c)所述的能量法相加按下列公式计算：
ΔL复合消声器＝20lg(Δp复合消声器/p0)，
Δp复合消声器＝p阻性+p抗性，
式中：p0为参考声压，p0＝2*10E-5Pa，Δp复合消声器，p阻性与p抗性分别为复合消声器声压、阻性消声器声压和抗性消声器声压，ΔL复合消声器，ΔL阻性与ΔL抗性分别为复合消声器声压级、阻性消声器声压级和抗性消声器声压级，ΔL阻性经实验测得，ΔL抗性经仿真方法计算得到。
与现有技术相比，本发明为测试阻性消声器的不同消声材料性能提供了方便，通过该结构，可以将不同消声材料装填在该结构中，测试其性能，通过改变结构的直径和长度，可以测试其在不同厚度和长度的传递损失曲线，使用范围广，通用性强，对于不同材料、不同长度均可以测量，得到比较完善的传递损失曲线数据库。
本发明阻抗复合消声器性能预测方法，通过从阻性消声器传递损失数据库中得到数据，结合通过仿真方法计算得到抗性消声器的传递损失数据，通过能量法相加快速得到阻抗复合消声器的传递损失，在设计之初就可以准确的预测复合消声器的传递损失曲线，避免做快速样件所耗的时间以及节约了成本。其中，阻性材料的消声性能数据库是通过试验方法获得的，与抗性消声器结合，预测的结果更加准确，节省产品开发时间和研发费用，不需要设计好方案后，再制作快速样件测试，不需要在不同阶段制作多批次快速样件。
附图说明
图1为本发明阻性消声器测试结构的示意图；
图2为本发明阻性消声器测试结构的剖视示意图；
图中：1-连接头；2-主管道；3-延长管道；4-消声面空间；5-第一环形面；6-第二环形面；7-端盖。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例1
一种阻性消声器测试结构，如图1、2所示，该结构由主管道2和七个延长管道3组成，主管道2与延长管道3、以及延长管道3与延长管道3之间，通过相互卡合组装形成中空腔体，腔体两端设有端盖7，端盖7上设有与腔体连通的连接头1，腔体的内壁形成容纳消声材料的消声面空间4，主管道2与延长管道3的外径相同，为45-50mm，本实施例为45mm，主管道长为2-4cm，每段延长管道长为1-2cm，本实施例主管道长为3cm，延长管道长1cm，延长管道3的外表面沿径向设有第一环形面5，起定位卡槽作用，内表面沿径向设有第二环形面6，相邻的延长管道3在各自第二环形面6之间形成容纳消声材料的环形消声面空间4，第二环形面6的宽度为15-25mm，本实施例为20cm，主管道2和延长管道3在中间轴向形成气体通道，腔体两端的连接头1为圆管，圆管的直径与第二环形面6内圆的直径相同。
实施例2
采用实施例1的阻性消声器测试结构进行阻抗复合消声器性能预测，具体步骤为：
(a)将不同的消声材料放入测试结构中，通过传递损失试验台测得不同厚度及长度的阻性消声器的传递损失曲线；
(b)通过仿真方法计算得到抗性消声器的传递损失曲线；
(c)根据设计好的复合消声器参数，将实验测得的阻性消声器的传递损失曲线与抗性消声器的传递损失曲线通过能量法相加，即得到阻抗复合消声器的传递损失曲线。
步骤(b)的仿真方法采用仿真软件LMS-Virtual lab进行模拟。
步骤(c)所述的能量法相加按下列公式计算：
ΔL复合消声器＝20lg(Δp复合消声器/p0)，
Δp复合消声器＝p阻性+p抗性，
式中：p0为参考声压，p0＝2*10E-5Pa，Δp复合消声器，p阻性与p抗性分别为复合消声器声压、阻性消声器声压和抗性消声器声压，ΔL复合消声器，ΔL阻性与ΔL抗性分别为复合消声器声压级、阻性消声器声压级和抗性消声器声压级，ΔL阻性经实验测得，ΔL抗性经仿真方法计算得到。

Claims (9)

1.一种阻性消声器测试结构，其特征在于，该结构由主管道(2)和多个延长管道(3)组成，所述的主管道(2)与延长管道(3)、以及延长管道(3)之间通过相互卡合组装形成中空腔体，腔体两端设有端盖(7)，端盖(7)上设有与腔体连通的连接头(1)，腔体的内壁形成容纳消声材料的消声面空间(4)。
2.根据权利要求1所述的一种阻性消声器测试结构，其特征在于，所述的主管道(2)与延长管道(3)的外径相同，为45-50mm。
3.根据权利要求1所述的一种阻性消声器测试结构，其特征在于，所述的主管道(2)长为2-4cm，每段延长管道长为1-2cm。
4.根据权利要求1所述的一种阻性消声器测试结构，其特征在于，所述的延长管道(3)的外表面沿径向设有第一环形面(5)，内表面沿径向设有第二环形面(6)，相邻的延长管道(3)在各自第二环形面(6)之间形成容纳消声材料的环形消声面空间(4)。
5.根据权利要求4所述的一种阻性消声器测试结构，其特征在于，所述的第二环形面(6)的宽度为15-25mm，主管道(2)和延长管道(3)在中间轴向形成气体通道。
6.根据权利要求5所述的一种阻性消声器测试结构，其特征在于，腔体两端的连接头(1)为圆管，直径与第二环形面(6)内圆的直径相同。
7.一种阻抗复合消声器性能预测方法，其特征在于，阻性消声器性能测试采用权利要求1所述的测试结构进行操作，具体步骤为：
(a)将不同的消声材料放入测试结构中，通过传递损失试验台测得不同厚度及长度的阻性消声器的传递损失曲线；
(b)通过仿真方法计算得到抗性消声器的传递损失曲线；
(c)根据设计好的复合消声器参数，将实验测得的阻性消声器的传递损失曲线与抗性消声器的传递损失曲线通过能量法相加，即得到阻抗复合消声器的传递损失曲线。
8.根据权利要求7所述的一种阻抗复合消声器性能预测方法，其特征在于，步骤(b)所述的仿真方法采用仿真软件LMS-Virtual lab进行模拟。
9.根据权利要求7所述的一种阻抗复合消声器性能预测方法，其特征在于，步骤(c)所述的能量法相加按下列公式计算：
ΔL复合消声器＝20lg(Δp复合消声器/p0)，
Δp复合消声器＝p阻性+p抗性，
式中：p0为参考声压，p0＝2*10E-5Pa，Δp复合消声器，p阻性与p抗性分别为复合消声器声压、阻性消声器声压和抗性消声器声压，ΔL复合消声器，ΔL阻性与ΔL抗性分别为复合消声器声压级、阻性消声器声压级和抗性消声器声压级，ΔL阻性经实验测得，ΔL抗性经仿真方法计算得到。
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