声学基础及其原理

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辽宁工程技术大学毕业设计(论文)

图2.3直管式阻性消声器 Fig.2.3 L-C muffler

另外A·N 别洛夫也由一维理论推导出长度为l的消声器的声衰减两LA为: LA??(?0)L?l (2.15) S 式中?(?0)函数与材料的吸声系数?0的换算关系,见表 2.2。

表 2.2 ?0与 ?(?0)的换算关系

Tab.2.2 Relation between ?0 and ?(?0)

?0 0.05 0.10 0.51 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40 0.45 0.50 0.55

0.60-1.0

?(?0) 0.05 0.11 0.17 0.24 0.31 0.39 0.47 0.55 0.64 0.75 0.86

1-1.5

另外还有H·J 赛宾计算消声器的声衰量的经验计算式: LA?1.03(?)1.4Ll ( dB) (2.16) S式中 ?为吸声材料无规入射平均吸声系数,为便于计算,表 1.3 中列出了?与(?)1.4的关系.

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第二章 声学基础及其原理 表2.3 ?与(?)1.4的换算关系 Tab.2.3 Relation between ?and (?)1.4

? 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 (?)1.4 0.015 0.040 0.070 0.105 0.144 0.185 0.230

? 0.40 0.45 0.50 0.60 0.70 0.80 0.90 1.00 (?)1.4 0.277 0.327 0.329 0.489 0.607 0.732 0.863 1.00 以上计算只限于频率很低的平面声波在均匀衬贴吸声不太高的直管中传播时才有效。为适合任意均匀吸声材料衬贴的直管道中各频率声衰减的计算,L·克莱莫从波动理论推导出长方形截面管道、壁面衬贴吸声材料的理论计算式。它虽然有简化的图表可查,但涉及到材料的许多物理参量的测量仍然很复杂,且实际消声器不可能完全符合理论假设条件,所以计算值与实际测量结果往往差距很大。但是理论计算式对设计消声器仍有很大的知道意义。

高频率的声波,由于方向性很强,用直管道式消声器时将形成“光束状”传播,很少接触衬贴吸声材料,消声量明显下降。这一下降的开始频率为“高频失效频率”fn,其经验公式为:

fn?1.85c (Hz) (2.17) D阻性消声器的类型 阻性消声器的形式繁多,常用的构造形式除直管式外,还有片式、蜂窝式、折板式、声流线式、室式、迷宫式、盘式和消声弯头等等。

2.5.4.2片式消声器:对于流量较大需要足够大面积的通道时,为使消声器周长与截面比增加,可在直管道内插入板状吸声片,将大通道分隔成几个小通道,如图 2.4 所示.图2.5 是分隔为具有等衰减量的管道内衬贴构造。由图可见,当片式消声器每个通道的构造尺寸相同时,只要计算单个通道的消声量,即为该消声器的消声量。

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图2.4 片式阻性消声器 Fig.2.4 P-C muffler

图2.5 具有等衰减的管道内衬贴构造

Fig.2.5 Have the inside the piping reduce to stick the structure

2.5.4.3蜂窝式消声器:是由若干小型直管消声器并联而成,形状像蜂窝,

图2.6蜂窝式阻性消声器 Fig.2.6 B-C muffler

因为管道的周长L与截面S之比值比直管和片式为大,故消声量较高,且由于小管的尺寸很小,使消声失效频率大大提高,从而改善了高频消声特性。但由于构造复杂,且损失也较大,通常用于风量较大的低流速条件。

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第二章 声学基础及其原理

2.5.4.4 声波沿着突变截面管道中的传播,当声波沿着截面积为S1 和S2相接的两管道内传播时(见图2.7),S2管对S1管来说是附加了一个声负载,在接口平面上将产生声波的反射和透射。设S1管中的入射声波声压为pi沿x正向传播,反射波声压为pr沿x负向传播,并设S2管无限长,末端没有反射,则在S2管中仅有沿x方向传播的声压为pt的透射波。它们的表示式为:

pi?Picos??t?kx?

pr?Prcos??t?kx? (2.18)

pt?Ptcos??t?kx?

式中Pi、Pr Pt分别为入射、反射和透射声压幅值;??2?f为圆频率;k?圆波数。

2??为

pi

S1 pt S2

pr 0 X 图2.7 突变截面管道中声的传播

Fig.2.7 The voice spreads inside piping the mutation cuts

质点的速度方程分别为:

ui?Picos??t?kx? ?c?Prcos??t?kx? (2.19) ?cPtcos??t?kx? ?cur?ut?在x=0处,即在两管连接的分界面上,声压必须符合连续条件,即:

pi?pr?pt (2.20)

另外,在x =0处,体积速度应该连续,即流入的流量率(截面积乘以质点速度)

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