许 强, 陈跃华, 张 刚, 冯志敏, 刘伊凡

基于耦合声场建模的膨胀腔消声器声学性能分析及试验

许 强, 陈跃华*, 张 刚, 冯志敏, 刘伊凡

（宁波大学 海运学院, 浙江 宁波 315832）

针对圆柱形膨胀腔消声器三维建模及声学性能分析问题, 提出一种基于切比雪夫变分原理的耦合声场建模方法, 建立三维圆柱形膨胀腔消声器理论模型并搭建试验台架, 传递损失试验结果验证了理论模型的准确性. 将膨胀腔消声器内部声场分解为多个子声场, 基于子声场间压力与质点振速连续性条件, 推导声场耦合变分公式, 构建子声场拉格朗日泛函. 将子声场声压函数展开为切比雪夫-傅里叶级数形式, 通过瑞利-里兹法求解膨胀腔消声器频率、声压响应及传递损失. 计算并对比分析扩张比、扩张腔长度、进出口管偏置对膨胀腔消声器消声性能的影响. 结果表明: 扩张比增大会有效提高消声器在低频段的消声性能, 进出口管的偏置对消声器消声性能影响很小.

膨胀腔消声器; 耦合声场; 切比雪夫-傅里叶级数; 试验验证

消声器是一种在允许气流通过的情况下实现管道噪声有效衰减的装置, 在现代工业中应用非常广泛, 如发动机进排气系统、风机通风系统、泄压系统等. 针对不同系统设计合适的消声器可极大改善系统的声学性能.

在消声器结构设计及声学性能预测领域, 国内外学者进行了大量研究. 赵松龄[1]以一维和二维分析法作为理论基础推导得到……