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柴油機(jī)消音器（柴油機(jī)排汽消音器）產(chǎn)品設(shè)計(jì)遙遙說(shuō)明

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柴油機(jī)消音器（柴油機(jī)排汽消音器）產(chǎn)品設(shè)計(jì)遙遙說(shuō)明 柴油機(jī)消音器（柴油機(jī)排汽消音器）產(chǎn)品設(shè)計(jì)遙遙說(shuō)明，對(duì)柴油機(jī)排氣柴油機(jī)消音器（柴油機(jī)排汽消音器）的擴(kuò)張腔、穿孔管、穿孔板等基本消聲單元的消聲特遙遙進(jìn)行研究。討論了擴(kuò)張腔的進(jìn)、出口插入管、穿孔管的孔徑、穿孔區(qū)域在腔體的位置以及穿孔板在柴油機(jī)消音器（柴油機(jī)排汽消音器）腔體中的位置對(duì)柴油機(jī)消音器（柴油機(jī)排汽消音器）傳遞損失的影響。對(duì)柴油機(jī)柴油機(jī)消音器（柴油機(jī)排汽消音器）的合理設(shè)計(jì)具有重要的參考意義。柴油機(jī)排氣柴油機(jī)消音器（柴油機(jī)排汽消音器）多為抗遙遙柴油機(jī)消音器（柴油機(jī)排汽消音器）抗遙遙柴油機(jī)消音器（柴油機(jī)排汽消音器）利用各種尺寸形狀的管道或共振腔的適當(dāng)組合，造成聲波在系統(tǒng)中遙遙時(shí)阻抗失配，使聲波在管道和共振腔內(nèi)發(fā)生反射或干涉，從而降低其輸出聲能?？惯b遙柴油機(jī)消音器（柴油機(jī)排汽消音器）雖然內(nèi)部結(jié)構(gòu)形式多樣，但組成柴油機(jī)消音器（柴油機(jī)排汽消音器）的基本消聲單元不外乎擴(kuò)張型元件與共振型元件2種形式W。由于單孔共振腔只對(duì)單一聲頻噪聲，因此，在實(shí)際柴油機(jī)消音器（柴油機(jī)排汽消音器）中常采用穿孔管或穿孔隔板2種亥姆霍茲共振體，以擴(kuò)大消聲頻率范圍。復(fù)雜結(jié)構(gòu)柴油機(jī)消音器（柴油機(jī)排汽消音器）的消聲特遙遙是各種消聲單元消聲特遙遙耦合作用的結(jié)果。因此掌握各種基本消聲單元的消聲特遙遙及其受消聲單元主要結(jié)構(gòu)尺寸影響的變化規(guī)律，對(duì)合理設(shè)計(jì)復(fù)雜結(jié)構(gòu)柴油機(jī)消音器（柴油機(jī)排汽消音器）具有重要的參考意義。2柴油機(jī)消音器（柴油機(jī)排汽消音器）傳遞損失計(jì)算柴油機(jī)消音器（柴油機(jī)排汽消音器）的消聲遙遙能通常用傳遞損失來(lái)衡量。傳遞損失TL定義為柴油機(jī)消音器（柴油機(jī)排汽消音器）入口和出口處的聲功率遙遙之差。它反映了柴油機(jī)消音器（柴油機(jī)排汽消音器）入口的入射聲能與出口的透射聲能之比，即式中，W?和W?分別為柴油機(jī)消音器（柴油機(jī)排汽消音器）的輸入和輸出聲功率；pi和p?分別為柴油機(jī)消音器（柴油機(jī)排汽消音器）輸入和輸出的聲壓；S;和S?分別為柴油機(jī)消音器（柴油機(jī)排汽消音器）遙遙和出口的截面積。當(dāng)S=S?時(shí)，傳遞損失TL即為柴油機(jī)消音器（柴油機(jī)排汽消音器）進(jìn)、出口聲壓遙遙之差。可見(jiàn)，傳遞損失TL只反映柴油機(jī)消音器（柴油機(jī)排汽消音器）本身的傳遞特遙遙，而不受聲源管道系統(tǒng)和柴油機(jī)消音器（柴油機(jī)排汽消音器）出口端尾管的影響，即與聲源、柴油機(jī)消音器（柴油機(jī)排汽消音器）出口端阻抗無(wú)關(guān)。柴油機(jī)消音器（柴油機(jī)排汽消音器）傳遞損失的計(jì)算模型2如圖1所示。聲源為一隨機(jī)白噪聲，可根據(jù)需要設(shè)置相應(yīng)的噪聲頻率和幅值。傳遞損失計(jì)算模塊圖1柴油機(jī)消音器（柴油機(jī)排汽消音器）傳遞損失計(jì)算模型3基本消聲單元消聲特遙遙3.1擴(kuò)張腔利用GTPower軟件建立柴油機(jī)消音器（柴油機(jī)排汽消音器）擴(kuò)張腔的結(jié)構(gòu)模型。取柴油機(jī)消音器（柴油機(jī)排汽消音器）殼體長(zhǎng)為500mm,圓形斷面直徑為φ150mm,進(jìn)、出口管直徑均為φ50mm,管壁和殼體壁厚均為1.5mm。進(jìn)、出口管件均與擴(kuò)張腔同軸對(duì)正插入，如圖2所示。圖3是無(wú)管件插入的簡(jiǎn)單擴(kuò)張腔與有進(jìn)、出口管插入時(shí)4種情況柴油機(jī)消音器（柴油機(jī)排汽消音器）傳遞損失對(duì)比。進(jìn)、出口管插入柴油機(jī)消音器（柴油機(jī)排汽消音器）殼體中的長(zhǎng)度均為殼體總長(zhǎng)的14。由圖3可見(jiàn)，無(wú)插入管的簡(jiǎn)單擴(kuò)張腔式柴油機(jī)消音器（柴油機(jī)排汽消音器）消聲量不大，并且存在通過(guò)頻率。當(dāng)存在插入管時(shí)，在某些頻段總體消聲量遙遙增大，但通過(guò)頻率現(xiàn)象依然存在。只有遙遙管或只有出口管插入腔室時(shí)，柴油機(jī)消音器（柴油機(jī)排汽消音器）的消聲量及其變化趨勢(shì)基本相同。當(dāng)進(jìn)、出口管都插入擴(kuò)張腔時(shí)，在某些頻段上的總體消聲量大。當(dāng)擴(kuò)張腔式柴油機(jī)消音器（柴油機(jī)排汽消音器）的進(jìn)、出口管軸線偏離擴(kuò)張腔軸線時(shí)，如圖4所示。聲波在擴(kuò)張腔內(nèi)遙遙后，將在柴油機(jī)消音器（柴油機(jī)排汽消音器）兩端的蓋板處經(jīng)過(guò)幾個(gè)180°反射后才能遙遙出去，這將增加聲波的聲能損耗，提高消聲量。圖5是進(jìn)、出口管無(wú)偏置和存在偏置時(shí)擴(kuò)張腔式柴油機(jī)消音器（柴油機(jī)排汽消音器）的傳遞損失對(duì)比。圖中進(jìn)、出口管偏置距離均為0.4d?,d?為進(jìn)、出口管直徑。圖5表明，在中、低頻處的某些頻段，進(jìn)、出口管存在偏置時(shí)的消聲量比無(wú)偏置時(shí)略有增加；在高頻處，進(jìn)、出口管均偏置時(shí)柴油機(jī)消音器（柴油機(jī)排汽消音器）的消聲量遙遙增大。此外，在整個(gè)頻段范圍內(nèi)，由于進(jìn)、出口管對(duì)稱于擴(kuò)張腔軸線偏置，因此只有遙遙管偏置或只有出口管偏置時(shí)的傳遞損失曲線幾乎重疊。圖6是進(jìn)、出口管對(duì)稱于擴(kuò)張腔軸線偏置時(shí)，偏置值大小對(duì)柴油機(jī)消音器（柴油機(jī)排汽消音器）消聲特遙遙的影響。由圖可知，并不是偏置值越大，柴油機(jī)消音器（柴油機(jī)排汽消音器）的消聲量增加越多。在中、低頻區(qū)域，偏置值對(duì)各頻段的影響不大，但依然存在一個(gè)使消聲總量大的不錯(cuò)偏置值；在高頻區(qū)域，偏置值對(duì)消聲量影響較大，在不同頻段都存在一個(gè)不錯(cuò)偏置值。因此，在設(shè)計(jì)柴油機(jī)消音器（柴油機(jī)排汽消音器）時(shí)，應(yīng)根據(jù)具體的消聲量要求確定進(jìn)、出口管的偏置值。3.2穿孔管在柴油機(jī)消音器（柴油機(jī)排汽消音器）的擴(kuò)張腔內(nèi)沿軸線插入一直通穿孔管，原擴(kuò)張腔將變成亥姆霍茲共振腔，如圖7所示。圖8是在穿孔率不變的情況下，直通管上的穿孔孔徑對(duì)傳遞損失的影響。由圖可見(jiàn)，在中、低頻區(qū)域，穿孔孔徑對(duì)柴油機(jī)消音器（柴油機(jī)排汽消音器）的消聲量幾乎沒(méi)有影響；在高頻區(qū)域的某些頻段，孔徑對(duì)消聲量具有遙遙的影響，孔徑越小，消聲量越大。圖9是穿孔孔徑不變(此處均為φ6mm),穿孔率改變對(duì)柴油機(jī)消音器（柴油機(jī)排汽消音器）傳遞損失的影響。隨著穿孔率的增大，柴油機(jī)消音器（柴油機(jī)排汽消音器）的消聲量在某些頻段上增加，但穿孔率過(guò)大，相應(yīng)頻段上的消聲量反而有所下降。3.3穿孔隔板穿孔隔板用以實(shí)現(xiàn)柴油機(jī)消音器（柴油機(jī)排汽消音器）多個(gè)腔體的連通，如圖10所示。用多孔連通的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，只需在隔板上沖出幾個(gè)小孔即可，但空腔不能被充分地隔開(kāi)，不能充分發(fā)揮多腔的作用，還殘留著單個(gè)空腔的遙遙能。圖11是隔板在空腔中的位置對(duì)柴油機(jī)消音器（柴油機(jī)排汽消音器）傳遞損失的影響。a為一腔長(zhǎng)度占腔體總長(zhǎng)的比例。由圖11可見(jiàn)，當(dāng)穿孔隔板居于柴油機(jī)消音器（柴油機(jī)排汽消音器）腔體遙遙，即a=0.5時(shí)，柴油機(jī)消音器（柴油機(jī)排汽消音器）通過(guò)頻率出現(xiàn)的次數(shù)為原單腔柴油機(jī)消音器（柴油機(jī)排汽消音器）的一半。圖12是隔板上的孔分布對(duì)柴油機(jī)消音器（柴油機(jī)排汽消音器）傳遞損失的影響?？拙鶆蚍植?(圖13(a))是指四孔均距離隔板中心40mm,孔均勻分布2(圖13(b))是指四孔均距離隔板中心55mm,孔密集分布(圖13(c))是指四孔集中分布在隔板某一方位，其間無(wú)任何對(duì)稱關(guān)系。由圖12可見(jiàn)，在低頻段，3種孔分布的柴油機(jī)消音器（柴油機(jī)排汽消音器）的消聲量和變化趨勢(shì)基本相同。在中、高頻段的某些頻段，孔密布的柴油機(jī)消音器（柴油機(jī)排汽消音器）消聲量略有增加，前2種孔均布形式對(duì)柴油機(jī)消音器（柴油機(jī)排汽消音器）傳遞損失影響的趨勢(shì)相同。由GTPower軟件對(duì)柴油機(jī)排氣柴油機(jī)消音器（柴油機(jī)排汽消音器）各消聲單元對(duì)傳遞損失的影響分析可見(jiàn)(1)在某些噪聲頻段，柴油機(jī)消音器（柴油機(jī)排汽消音器）有插入管比無(wú)插人管的總體消聲量大，且在該頻段無(wú)通過(guò)頻率，進(jìn)、出口管都插入的柴油機(jī)消音器（柴油機(jī)排汽消音器）比單端插入的總體消聲量大。(2)對(duì)于高頻噪聲，進(jìn)、出口管均偏置時(shí)柴油機(jī)消音器（柴油機(jī)排汽消音器）的消聲量遙遙增大，其他頻段僅有微小增加量。偏置值在高頻段對(duì)消聲量影響較遙遙，且在每個(gè)頻段均存在不錯(cuò)偏置值。(3)穿孔管在高頻區(qū)域的某些頻段，孔徑對(duì)消聲量具有遙遙影響，二者之間呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)關(guān)系。穿孔率在某些頻段上與消聲量呈正相關(guān)關(guān)系，但不宜過(guò)大。(4)隔板位置對(duì)柴油機(jī)消音器（柴油機(jī)排汽消音器）消聲遙遙能影響較大。總體來(lái)看，小的分隔比有利于提高高頻的傳遞損失。隔板上孔的分布方式對(duì)消聲遙遙能的影響在低、中頻段不遙遙，在高頻段孔密布方式的消聲遙遙優(yōu)于孔均布的方式。

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