CN110714811A - 一种干涉型宽频消声器 - Google Patents

一种干涉型宽频消声器 Download PDF

Info

Publication number
CN110714811A
CN110714811A CN201910933414.2A CN201910933414A CN110714811A CN 110714811 A CN110714811 A CN 110714811A CN 201910933414 A CN201910933414 A CN 201910933414A CN 110714811 A CN110714811 A CN 110714811A
Authority
CN
China
Prior art keywords
pipe
sound transmission
sound
connecting pipe
auxiliary
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201910933414.2A
Other languages
English (en)
Inventor
张辉
沈浪
倪中华
殷国栋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Southeast University
Original Assignee
Southeast University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Southeast University filed Critical Southeast University
Priority to CN201910933414.2A priority Critical patent/CN110714811A/zh
Publication of CN110714811A publication Critical patent/CN110714811A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N1/00—Silencing apparatus characterised by method of silencing
    • F01N1/08—Silencing apparatus characterised by method of silencing by reducing exhaust energy by throttling or whirling
    • F01N1/083—Silencing apparatus characterised by method of silencing by reducing exhaust energy by throttling or whirling using transversal baffles defining a tortuous path for the gases or successively throttling gas flow
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N1/00—Silencing apparatus characterised by method of silencing
    • F01N1/08—Silencing apparatus characterised by method of silencing by reducing exhaust energy by throttling or whirling
    • F01N1/089—Silencing apparatus characterised by method of silencing by reducing exhaust energy by throttling or whirling using two or more expansion chambers in series

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Pipe Accessories (AREA)

Abstract

本发明涉及一种干涉型宽频消声器，包括传声主管和传声副管，在传声主管和传声副管之间通过若干连接管连接；前述的若干连接管分为主连接管和副连接管，且主连接管和副连接管的长度不相同；其中，传声主管为设置在基体材料内部的孔状结构，传声副管同样为设置在基体材料内部的孔状结构；本发明通过优化传声主管和传声副管之间的连接结构，根据连接结构的传声特性来确定相关参数，进而实现消声带宽和消声量。

Description

一种干涉型宽频消声器
技术领域
本发明涉及一种干涉型宽频消声器，属于音频声学和环境噪声控制领域。
背景技术
近年来，随着工业化规模的扩大和城市化程度的提高，噪声污染已经亟待解决的重要问题；对于噪声的控制和消除，常规的方法是利用厚重的墙体或者设计特殊结构的声屏障进行隔离，此外，一些具有局部谐振效应的声学器件也能对声波进行吸收，达到减弱噪声的目的。
如申请号为201410383822.2的发明公开了一种宽频片式消声器，其包括消声片外壳，由两侧的穿孔吸声面板、上下盖板和两端封头组成，两穿孔吸声面板的内侧均设置有一定厚度的微粒吸声板，微粒吸声板与穿孔吸声面板之间填充一定厚度的吸声材料制作成吸声层，吸声材料采用三聚氰胺或玻璃棉，两微粒吸声板之间设置有隔板，隔板、微粒吸声板与消声片外壳围成一定厚度的空腔，所述空腔仅通过微粒吸声板上的连通孔隙与外界连通，该空腔作为背腔而形成微孔共振吸声结构；但是，此结构对于消除噪声的设计有局限性，无法实现对宽频带宽的噪声进行有效抑制；同时，对噪声进行消除的声学器件多为封闭状结构，无法实现在抑制噪声的同时保障空气的正常流通。
发明内容
本发明提供一种干涉型宽频消声器，通过优化传声主管和传声副管之间的连接结构，根据连接结构的传声特性来确定相关参数，进而实现消声带宽和消声量。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种干涉型宽频消声器，包括传声主管和传声副管，在传声主管和传声副管之间通过若干连接管连接；
前述的若干连接管分为主连接管和副连接管，且主连接管和副连接管的长度不相同；
其中，传声主管为设置在基体材料内部的孔状结构，传声副管同样为设置在基体材料内部的孔状结构；
作为本发明的进一步优选，传声主管孔状结构的横截面为规则形状或不规则形状；
作为本发明的进一步优选，传声主管孔状结构的横截面是规则形状时呈圆形或者正方形或者三角形；
作为本发明的进一步优选，传声副管孔状结构的横截面为规则形状或不规则形状；
作为本发明的进一步优选，传声副管孔状结构的横截面是规则形状时呈圆形或者正方形或者三角形；
作为本发明的进一步优选，前述的连接管为用于连接传声主管、传声副管的孔状结构，且连接管孔状结构的横截面为规则形状或不规则形状；
作为本发明的进一步优选，传声主管呈直线形或者螺旋形管道形状设置；传声副管呈直线形或者螺旋形管道形状设置；
作为本发明的进一步优选，连接管呈直线形或者螺旋形管道形状设置；
作为本发明的进一步优选，前述的基体材料选用金属或者非金属材料制作。
通过以上技术方案，相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
1、本发明通过设计多个管道截面或管道长度不同的连接管，使不同连接管的声波相位满足多频率点的透射干涉相消，这样在声波透射端降低声波的声能量辐射，从而实现宽频带的声波透射抑制；
2、本发明利用多连接管将传声主管和传声副管进行连接，在对宽频噪声透射抑制的同时保障了空气的顺畅流通。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的优选实施例的整体结构示意图；
图2是本发明的优选实施例的声学分析理论模型；
图3是本发明的优选实施例的副连接管在不同长度下声波的透射谱；
图4是本发明的优选实施例主连接管、副连接管声程之比为1:2时的透射谱。
图中：1为传声主管，2为传声副管，3为主连接管，4为副连接管。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
如图1所示，本发明包括以下特征结构：1为传声主管，2为传声副管，3为主连接管，4为副连接管。
本发明的一种干涉型宽频消声器，包括传声主管和传声副管，在传声主管和传声副管之间通过若干连接管连接；
前述的若干连接管分为主连接管和副连接管，且主连接管和副连接管的长度不相同；
其中，传声主管为设置在基体材料内部的孔状结构，传声副管同样为设置在基体材料内部的孔状结构；
本申请为何将若干的连接管分为主连接管和副连接管，同时限定主连接管和副连接管的长度不相同，以100HZ-2000HZ的声波抑制作为集中讨论，
在实验中，设定若干的连接管的其中一根为主连接管，其与为副连接管，图2所示，通过简化不改变原有的声学特性，使其更有利于进行声学分析，根据局域描述分析法，连续性条件以及声阻抗传播方程，可以描述出结构中的声学性质，包括声压，声速度以及声阻抗；
通过计算我们可以得到本发明的声透射系数：
Figure BDA0002220958340000031
其中
G＝4s(-as1-bs2+ab2s1+a2bs2)
H＝(A+B+C)*(A-B+C)
A＝s-s1-s2
B＝s(a+b)+s1(a-b)+s2(b-a)
C＝(s+s1+s2)ab
其中:Pta,Pia分别为透射端和入射端声压幅值，
Figure BDA0002220958340000032
s,s1,s2分别表示传声主(副)管、主连接管、副连接管的横截面积；l1、l2分别表示主连接管和副连接管的声程,i表示虚数虚数单位,k表示波矢，A、B、C是中间参数无实际物理意义。
当考虑0HZ-2000HZ的声波时，为了叙述方便，将l1、l2分别定义为主连接管声程长度、副连接管声程长度，在主连接管声程长度l1和副连接管声程长度l2相等的情况下，这个声波的波长由消声带宽的中心频率确定，即波长λ＝c/fc，这里c为空气中的声速度，fc为消声带宽中心频率，以此类推当有多根连接管且l1、l2不等时，可以依次把副连接管声程长度设计为主连接管的奇数倍，其中：n为正整数，l1决定消声频带的中心频率
Figure BDA0002220958340000033
c为空气中的声速度，△l表示最长连接管与最短连接管(主连接管)之间的差值，且l1和△l决定消声频带的带宽
为了改变透射谱的波谷位置，在对称情况下需要更改连接管的长度，要想有大范围的变化，需要大范围的改变连接管的长度；图3所示是结构的透射谱，通过改变副连接管的长度，可以改变透射谱，进而寻找合适的管长使结构具有更好的应用性；
接着我们通过改变连接管的对称性，即让主连接管和副连接管的声程长度不一致，即l1、l2不相等，对透射谱进行调谐，所述的透射谱调谐是指调谐不能够透过的声波频率，由图3可以知道，在一定范围内当l2变长时结构的消声性有所提高；
透射波谷的出现是因为在这个频率下声音产生干涉引起，具体的说是因为体积速度大小相等方向相反造成了声能量的相互抵消；实验发现主连接管声程长度等于声波波长四分之一的奇数倍时，消声效果最好；
通过上述实验，最终得出图1所示的本申请的一个优选实施例：
消声结构的材料为金属，包括传声主管和传声副管，传声主管、传声副管分别为声波波导，入射声波从传声主管的一端垂直射入，由传声副管端透射，声波的传输介质为空气，连接管用于连接传声主管和传声副管，其中连接管一共设有三根，中间的一根连接管为主连接管，剩余两根为副连接管，副连接管均匀分布在主连接管周围，两根副连接管交错形成X形结构，连接管的横截面面积小于传声主管和传声副管的横截面积，l1为主连接管声程长度，l2为副连接管声程长度，且l1：l2＝1：2，为了达到更好的消声效果，将主连接管的长度设置为抑制声波波长的四分之一，图4所示为优选实施例最终选定的参数得到的透射谱，通过上述结构，声波通过主连接管与副连接管后在入射端的反射声波相位差为波长的整数倍，这将导致反射声波在入射端产生干涉增强，相应的声波在透射端声辐射最小。
需要说明的是，传声主管的孔状结构横截面、传声副管的孔状结构横截面、连接管的孔状结构横截面均可以为圆形、正方形、长方形、三角形以及其他规则或者不规则形状；
连接管可以是一根也可以是若干根；
连接管的横截面的面积可以相同也可以不相同；连接管的长度可以相同也可以不相同；
传声主管的整体结构、传声副管的整体结构、连接管的整体结构可以为直线形、螺旋形或者其他任意管道形状；
所有的基体材料可以为金属、非金属材料以及其他任意的固体材料。
本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本申请所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
本申请中所述的“和/或”的含义指的是各自单独存在或两者同时存在的情况均包括在内。
本申请中所述的“连接”的含义可以是部件之间的直接连接也可以是部件间通过其它部件的间接连接。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (9)

1.一种干涉型宽频消声器，其特征在于：包括传声主管和传声副管，在传声主管和传声副管之间通过若干连接管连接；
前述的若干连接管分为主连接管和副连接管，且主连接管和副连接管的长度不相同；
其中，传声主管为设置在基体材料内部的孔状结构，传声副管同样为设置在基体材料内部的孔状结构。
2.根据权利要求1所述的干涉型宽频消声器，其特征在于：传声主管孔状结构的横截面为规则形状或不规则形状。
3.根据权利要求2所述的干涉型宽频消声器，其特征在于：传声主管孔状结构的横截面是规则形状时呈圆形或者正方形或者三角形。
4.根据权利要求1所述的干涉型宽频消声器，其特征在于：传声副管孔状结构的横截面为规则形状或不规则形状。
5.根据权利要求4所述的干涉型宽频消声器，其特征在于：传声副管孔状结构的横截面是规则形状时呈圆形或者正方形或者三角形。
6.根据权利要求1所述的干涉型宽频消声器，其特征在于：前述的连接管为用于连接传声主管、传声副管的孔状结构，且连接管孔状结构的横截面为规则形状或不规则形状。
7.根据权利要求1所述的干涉型宽频消声器，其特征在于：传声主管呈直线形或者螺旋形管道形状设置；传声副管呈直线形或者螺旋形管道形状设置。
8.根据权利要求1所述的干涉型宽频消声器，其特征在于：连接管呈直线形或者螺旋形管道形状设置。
9.根据权利要求1所述的干涉型宽频消声器，其特征在于：前述的基体材料选用金属或者非金属材料制作。
CN201910933414.2A 2019-09-29 2019-09-29 一种干涉型宽频消声器 Pending CN110714811A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910933414.2A CN110714811A (zh) 2019-09-29 2019-09-29 一种干涉型宽频消声器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910933414.2A CN110714811A (zh) 2019-09-29 2019-09-29 一种干涉型宽频消声器

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN110714811A true CN110714811A (zh) 2020-01-21

Family

ID=69211136

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910933414.2A Pending CN110714811A (zh) 2019-09-29 2019-09-29 一种干涉型宽频消声器

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110714811A (zh)

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR602160A (fr) * 1925-08-18 1926-03-13 Dispositif d'échappement silencieux
US1591088A (en) * 1920-04-29 1926-07-06 William H Holmes Hydrocarbon motor
GB2056555A (en) * 1979-08-20 1981-03-18 Ohashi Y Exhaust device for internal combustion engine
US5033581A (en) * 1989-10-02 1991-07-23 Feuling Engineering, Inc. Muffler for an internal combustion engine
KR20030018575A (ko) * 2001-08-30 2003-03-06 현대자동차주식회사 이중 흐름 유도용 차량의 배기가스 시스템
CN204003037U (zh) * 2014-06-18 2014-12-10 徐学铖 净化效果好的汽车排气管
CN208074384U (zh) * 2018-02-13 2018-11-09 哈尔滨嘉尔声声学科技有限公司 一种宽频段组合式充液管路消声器
CN109373395A (zh) * 2018-11-27 2019-02-22 佛山市云米电器科技有限公司 一种带有噪声干涉装置的油烟机外壳及油烟机
CN109764204A (zh) * 2019-03-06 2019-05-17 西南石油大学 一种天然气放空噪声消声器

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1591088A (en) * 1920-04-29 1926-07-06 William H Holmes Hydrocarbon motor
FR602160A (fr) * 1925-08-18 1926-03-13 Dispositif d'échappement silencieux
GB2056555A (en) * 1979-08-20 1981-03-18 Ohashi Y Exhaust device for internal combustion engine
US5033581A (en) * 1989-10-02 1991-07-23 Feuling Engineering, Inc. Muffler for an internal combustion engine
KR20030018575A (ko) * 2001-08-30 2003-03-06 현대자동차주식회사 이중 흐름 유도용 차량의 배기가스 시스템
CN204003037U (zh) * 2014-06-18 2014-12-10 徐学铖 净化效果好的汽车排气管
CN208074384U (zh) * 2018-02-13 2018-11-09 哈尔滨嘉尔声声学科技有限公司 一种宽频段组合式充液管路消声器
CN109373395A (zh) * 2018-11-27 2019-02-22 佛山市云米电器科技有限公司 一种带有噪声干涉装置的油烟机外壳及油烟机
CN109764204A (zh) * 2019-03-06 2019-05-17 西南石油大学 一种天然气放空噪声消声器

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Yu et al. Hybrid silencers with micro-perforated panels and internal partitions
Langfeldt et al. Resonance frequencies and sound absorption of Helmholtz resonators with multiple necks
CN105845122B (zh) 一种超薄双向声阻隔通道
US7350620B2 (en) Compact silencer
Shen et al. Broadband low-frequency acoustic metamuffler
Ji et al. Low-frequency broadband acoustic metasurface absorbing panels
CN113793586A (zh) 低频超宽带声学黑洞声学材料结构
CN212614404U (zh) 一种宽频通风隔声窗单元结构及宽频声屏障
Yang et al. Acoustical performance of a wavy micro-perforated panel absorber
Zhu et al. Multilayer structures for high-intensity sound energy absorption in low-frequency range
Basirjafari Innovative solution to enhance the Helmholtz resonator sound absorber in low-frequency noise by nature inspiration
Abom et al. Dissipative silencers based on micro-perforated plates
Ma et al. Quasi-perfect absorption of broadband low-frequency sound in a two-port system based on a micro-perforated panel resonator
Zhu et al. A multi-layer overlapping structure for continuous broadband acoustic wave absorption at lower-frequencies
Gai et al. Study on sound insulation performance of the periodic arrangement expansion chambers structure with built-in micro-perforated panel
CN110714811A (zh) 一种干涉型宽频消声器
CN203441570U (zh) 一种阻抗复合型消声器
CN113066463B (zh) 变压器油箱声振控制用吸隔声结构、变压器油箱及变压器
Liu et al. Analysis of an ultra-low frequency and ultra-broadband phononic crystals silencer with small size
KR102424415B1 (ko) 흡음 장치
CN209944712U (zh) 消声件、消声器以及通风系统
Schiller et al. Sound transmission loss through a corrugated-core sandwich panel with integrated acoustic resonators
CN207397705U (zh) 一种腔管复合隔声结构
Chen et al. Broadband muffler with acoustic bright and dark modes for refrigerator noise control
CN214897604U (zh) 一种内部侧式共振结构及其组成的消声器

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination