消声器设计与声学分析共75页
消音元件声学分析
第三章消音元件声学分析第一节声学元件的分类进气系统和排气系统可以看成是由一些管道和声学原件(或者叫消音元件)组成的系统。
消音元件包括扩张消音器、赫尔姆兹消音器、四分之一波长管等。
在进气系统中，扩张消音器同时也是空气过滤器。
这些元件将使得一些频率的声波通过，同时也阻止了另一些频率的声波传递，这样就起到了消音的效果。
这节将介绍这些消音元件的声学特性。
消音器分为被动消音器、主动消音器和半主动消音器。
在被动消音器里，声能或者被反射或者被吸收，从而达到消音目的。
在主动消音器内，安装了一套电子控制系统并产生一个与声源声波幅值相等而相位相反的次声波，这样两个波相互抵消从而达到消音效果。
而在半主动消音器内则是安装一套被动控制装置，当空气流动状况改变时，消音器的消音效果由气流来调节。
在汽车进排气系统中，绝大多数是被动消音器。
半主动消音器有些应用，如排气系统中的双模态消音器。
主动消音器由於成本太高，在进排气系统中用得很少。
本节只介绍被动消音器的声学性能。
主动与半主动消音器将在第二十五章“汽车主动与半主动噪声与振动控制”中介绍。
被动消音器又可以分为抗性消音器和阻性消音器。
抗性消音器主要包括扩张消音器和旁支管消音器，如赫尔姆兹消音器、四分之一波长管。
抗性消音器的原理是声波经过消音器时，声阻抗发生变化，一部分声能被反射回声源，这样传递声能减少。
抗性消音器对降低单频，特别是低频噪声特别有效，传递损失很大。
在高温和不干净的空气流中，使用抗性消音器比较理想。
阻性消音器是在内部安装了一些吸声材料，当声波通过消音器时，一部分声能被吸收，从而达到消音效果。
在进气系统中，基本上只使用抗性消音器。
在排气系统中也主要使用抗性消音器，有的汽车也采用阻性消音器。
而这些阻性消音器也往往是与抗性消音器做成一体而成为混合消音器。
第二节消音元件的设计要求消音元件的首要目的是消除噪声，因此要满足声学要求。
气体在进排气系统中运动，又必须满足空气流动的要求。
消声器设计-PPT课件
2 ( 0 . 173 0 . 866 ) 2 . 078 m 管道的截面周长为： F 声衰减为： . 078 1 . 4 2
Δ L 1 . 03 0 . 46 2 9 . 6 dB 3 0 . 15
因此，有：ΔL3＞ΔL2 ＞Δ L1。 即：管道截面面积一定时，截面为矩形管道的声衰减量最 大，截面为圆形管道的声衰减量最小。
本 讲 内 容
8.2.5 小孔喷注消声器
消声原理：不是在声音发出后进行消除，而是从发生机 理上使干扰噪声减小。喷注噪声值频率与喷口直径成反 比，如果喷口直径变小，喷口辐射的噪声能量将从低频 移向高频(频移)，于是低频噪声被降低，而高频噪声反而 升高，如果孔径小到一定值时，喷注噪声将移到人耳不 敏感的频率范围。 包括的形式：小孔喷注型 、降压扩容型、多孔扩散型 、 引射掺冷型等。 消声的频率特性：具有低、中、高频的宽带消声性能。 适用范围：消除压力气体排放噪声，如锅炉排气、高炉 放气、化工厂工艺气体放散。
本 讲 内 容
8.3.2 阻性消声器的高频失效频率
在单通道直管消声器中，高频声随着通道面积的增大消声 效果显著下降。由于频率超过一定的数值，不符合平面波 传播规律，窄束传播的声波不与吸声材料接触，消声效果 下降。 当声波波长小于通道截面尺寸一半时，消声效果下降，将 这一频率称为高频失效频率。其经验公式：
气流再生噪声通常是低频噪声，随着平的增高声级逐渐下 降。气流再生噪声的倍频程声压级公式为：
L 72 60 lg 20 lg f Bz
一个消声器具体应用到现场时，气流究竟对它的性能影响 有多大，需结合噪声源强度、气流速度大小以及消声器结 构等因素进行具体分析； 不同的结构，气流在管道中允许风速不同。
【精品】消音元件声学分析
第三章消音元件声学分析第一节声学元件的分类进气系统和排气系统可以看成是由一些管道和声学原件(或者叫消音元件）组成的系统。
消音元件包括扩张消音器、赫尔姆兹消音器、四分之一波长管等.在进气系统中，扩张消音器同时也是空气过滤器。
这些元件将使得一些频率的声波通过，同时也阻止了另一些频率的声波传递，这样就起到了消音的效果。
这节将介绍这些消音元件的声学特性.消音器分为被动消音器、主动消音器和半主动消音器。
在被动消音器里，声能或者被反射或者被吸收，从而达到消音目的。
在主动消音器内，安装了一套电子控制系统并产生一个与声源声波幅值相等而相位相反的次声波，这样两个波相互抵消从而达到消音效果.而在半主动消音器内则是安装一套被动控制装置，当空气流动状况改变时，消音器的消音效果由气流来调节。
在汽车进排气系统中，绝大多数是被动消音器。
半主动消音器有些应用，如排气系统中的双模态消音器。
主动消音器由於成本太高,在进排气系统中用得很少。
本节只介绍被动消音器的声学性能。
主动与半主动消音器将在第二十五章“汽车主动与半主动噪声与振动控制"中介绍。
被动消音器又可以分为抗性消音器和阻性消音器.抗性消音器主要包括扩张消音器和旁支管消音器,如赫尔姆兹消音器、四分之一波长管.抗性消音器的原理是声波经过消音器时,声阻抗发生变化，一部分声能被反射回声源,这样传递声能减少。
抗性消音器对降低单频,特别是低频噪声特别有效，传递损失很大。
在高温和不干净的空气流中，使用抗性消音器比较理想。
阻性消音器是在内部安装了一些吸声材料，当声波通过消音器时，一部分声能被吸收,从而达到消音效果。
在进气系统中，基本上只使用抗性消音器。
在排气系统中也主要使用抗性消音器，有的汽车也采用阻性消音器。
而这些阻性消音器也往往是与抗性消音器做成一体而成为混合消音器。
第二节消音元件的设计要求消音元件的首要目的是消除噪声,因此要满足声学要求。
气体在进排气系统中运动，又必须满足空气流动的要求。
汽车排气消声器性能预测及声学特性分析
科学与财富前言：现代社会发展中，汽车排气噪声成为影响人们正常生活的不良因素之一，究其根本，主要是受到汽车排气消声系统的影响，消声器作为汽车不可缺少的一部分，其性能好坏直接决定其噪声高低。
因此，加强对汽车排气消声器性能及声学特性的研究具有重要意义。
一、排气消声器性能评价方法消声器作为一种能够有效阻挡声音传播，且能够确保气流顺利排出的设备，是汽车不可缺少的一部分。
目前，汽车排气消声器主要包括三个类型：阻性、抗性及排空三种消声器，其中抗性消声器应用范围比较广，本文主要结合抗性消声器进行性能预测。
针对消声器性能评价指标主要包括消声、空气动力及机械性能评价。
传统排气消声器性能评价方法主要采取传递矩阵法，并将其作为基础，构建插入损失及压力损失模型，为排气消声器性能评价奠定坚实的基础，通过消声器性能测试，了解和掌握其消声实际情况，能够更好地指导设计人员进行优化设计[1]。
二、排气消声器性能评价模型构建由于传递矩阵法需要大量试验研究给予支持，缺少优化设计，在设计方面存在一定局限性，使得体积偏大，不仅严重浪费物力、人力，而且在很大程度延长了开发周期，且设计效果不尽人意。
基于此，本文主要结合VB 和MATLAB进行软件评价模型设计，并从两个方面入手：（一）插入损失方面针对消声器插入损失计算，要将各个消声元件传递矩阵及总矩阵结合到一起，且为了方便调试程序等工作，将插入损失计算涉及的数据信息，存放至数据库当中。
由此可见，插入计算子模块主要包括总传递矩阵子模块及计算消声器插入子模块两部分。
在具体性能评价过程中，针对特定的频带中心频率，计算各个元件元件传递矩阵流程为选择声学元件类型———选择对应数据库———计算传递矩阵三个环节。
通过这三个环节，能够有效节省人力、物力，以最少投入，最快得出相应结果，进而实现插入损失试验目标。
（二）压力损失方面一般情况下，压力损失主要包括气流与管壁之间的摩擦、消声系统结构发生变化两方面，针对排气消声系统压力损失计算，主要按照以下流程图，如图1。
《消声器设计》课件
未来展望
高效能化
未来消声器设计将更加注 重能效和性能的提升，以 满足更加严格的环保和性 能要求。
智能化控制
随着物联网和人工智能技 术的发展，消声器将与智 能控制系统结合，实现远 程监控和智能调节。
定制化设计
针对不同应用场景和需求 ，未来消声器设计将更加 注重定制化服务，满足客 户的个性化需求。
THANKS
频谱特性
消声器在不同频率下的消声性能，对于不同频率 的声音有不同的消声效果。
阻力损失
消声器对气流产生的阻力，阻力损失越小，说明 消声器的性能越好。
03
消声器设计流程
设计准备
需求分析
明确消声器的使用场景、性能要求和 限制条件，如噪音类型、频率范围、 环境温度、压力损失等。
技术调研
了解当前消声技术的最新发展，以及 各种材料的声学性能和机械性能。
详细描述
工业消声器设计需要根据不同设备和机械的 噪音特点，采用不同的降噪技术。例如，对 于风机、压缩机等设备，可以采用改变管道 结构、增加阻尼等方式来降低噪音；对于切 割机、打磨机等机械，可以采用隔音罩、吸 音材料等方式来降低噪音。在设计过程中， 还需要考虑消声器的耐用性、可维护性等因
素。
案例三：建筑消声器设计
消声器设计
contents
目录
• 消声器概述 • 消声器设计基础 • 消声器设计流程 • 消声器设计案例分析 • 消声器设计的挑战与未来发展
01
消声器概述
消声器的定义与作用
消声器的定义
消声器是一种用于降低或消除声 音的装置，通常用于控制和减少 各种机械、空气动力系统等产生 的噪音。
消声器的作用
详细描述
汽车消声器设计需要考虑汽车发动机的噪音 、排气噪音等因素，通过采用吸音材料、改 变管道结构等方式来降低噪音。在设计过程 中，需要考虑消声器的体积、重量、成本等 因素，以满足汽车厂商和消费者的需求。
汽车消声器的声学性能分析与结构优化
汽车消声器的声学性能分析与结构优化摘要:随着我国社会的不断发展，汽车制造行业的生产制造水平也得到了显著提升，汽车消声器的应用不仅能够提高汽车的使用质量，还能够为提升汽车行业的发展速度奠定良好基础，所以应该对汽车消声器的声学性能进行全面的分析，并且明确其结构优化措施。
基于此，本文则通过分析相关测试数据，探究其结构优化策略。
关键词:汽车消声器；声学性能；结构优化引言:通过调查研究分析发现，交通噪声对于整个环境的噪声影响相对较大，并且对于人体健康也造成了严重的威胁，所以必须要对交通噪声问题给予高度的关注。
利用汽车消声器，不仅能够降低汽车的噪声，还能够改善整体的生活环境。
同时汽车消声器的经济成本相对较低，并且在安装的过程中较为便捷，所以应该对其声学性能进行全面的分析，并且要对其使用结构进行相应的优化，进而保证汽车消声器的应用效果得到显著的提升，为改善我国城市环境以及维护人们身体健康奠定良好的基础。
一、汽车消声器的声学性能分析目前要想明确汽车消声器的结构优化措施，要对其声学性能进行全面的分析。
通过对某品牌的汽车消声器进行相应的分析，发现其在实际使用过程中必须要对其结构进行全面的优化，才能够满足噪声的排放标准，因此应该利用数学模型的方式，对声学性能进行相应的仿真模拟，进而对其使用效果进行深入的研究。
在进行声学性能仿真模拟分析之前，首先要进行声学网格的划分，其仿真模拟模型中主要含有穿孔结构，所以需要使用声学网格的划分，对其穿孔结构进行全面的分析。
在本次实验探究过程中使用了六面体网格划分的方式，进而可以使其整体的计算速度得到显著提升，同时通过不断减少网格的数目，还能够使穿孔部分进行全面的细化，进而能够获得更多准确的数据以及质量相对较高的六面体网格。
在进行声学仿真的过程中，还应该对其网格单元数量进行全面的控制，一般同一个声波波长内需要包含六个网格单元，进而满足其计算的数据需求。
为了保证计算结果的精确度，需要对上限频率进行全面的控制，并且要明确边界条件的设置过程。
汽车消声器设计方法与评价指标分析
汽车消声器设计方法与评价指标分析摘要：由于社会的发展，对货车的使用率也越来越高。
然而货车的使用会伴随着噪音的产生，给城市居民带来非常大的影响。
为了能够减少对居民的影响，设计消声器是非常重要的。
目前消声器的设计仍不完善，对于消声器原理的设想还停留在理论和试验当中。
对于传统的消声器，其具有不可忽视的弊端。
而现今的计算机却能够有效避免消声器设计的不足，本文通过对消声器的设计方案进行研究，结合现代计算机的辅助设计，为汽车消声器的设计提出几点合理的建议。
关键词：消声器，设计，评价指标，分析由于货车在行驶的过程中会产生大量的噪音，给城市居民的生活带来严重的影响。
关于降低货车行驶的噪音，我国的相关政府已经立法对汽车产生噪音进行限定。
可见，减低货车的噪音已经成为急需解决的主要问题。
而关于汽车的消音工作，消音器是目前汽车最有效的消音手段之一，汽车消音器的设计方法和评价指标对于汽车消声器的品质有着重要的影响，下面本文针对这一点进行详细的分析介绍。
1. 汽车消声器设计方法汽车消声器主要分为几个结构原理，分别是：气体流动、传热、震动、发动机性能、结构等，通过这些结构原理，消声器能够很好地进行消声作用，同时也具有较高的复杂性。
对于传统的消声器设计方法主要分为几点，分别是：理论、设计经验、试验三点。
对于汽车当中形状较为简单的排气系统，已经有了比较成熟的产品设计方法和设计理论。
然而，这些设计方法是在理论的指导下进行的，因此缺乏实践，在高负载、高频率的情况下，会出现与现实比较大的误差情况。
随着科学技术的不断发展，汽车的消声器设计由过去的经验设计逐渐转向以CAE（计算机辅助工程）设计结合经验设计，工作人员利用计算机的先进性以及先进的测试手段，对消声器进行设计、制造和测试工作，让消声器能够更好地投入工作。
举个例子，某些企业现在尝试利用各种工具来建立消声器性能计算模型，并进行排气系统结构的设计，使用的工具包括：A VLBoost、GT-Power、LMSSysnoise等。
第9章 消声器
无源消声器：
将声波分成两路， 在并联的管道内分 别传播不同的距离 后，再汇合在一起。
l1 − l2 = (2n + 1)
λ
2
有源消声器
人为外加相位相反的声波使它们产生干涉而抵消。
§9.2.3 阻抗复合式消声器
§9.2.4 微穿孔板式消声器
孔径一般1mm以下，理论上说孔径越小越好，但工艺 有限。常用孔径0.5-1.0mm，穿孔率1%-3%，穿孔板板材一 般用厚度0.2-1.0mm铝、钢等板材。
TL = 10 lg(1 + 19 K )
2
2. 共振式消声器
b.改善消声性能的方法： 选定较大的K 值； 增加声阻； 多节共振腔串联。
2. 共振式消声器
c.上限截止频率：
c f u = 1.22 D
3. 干涉式消声器
原理： 借助于相干声波相互抵消作用，来达到消声目的。 分类： 无源(被动式)消声器和有源(主动式)消声器两类。 特点： 具有显著的频率选择性。
2. 共振式消声器
利用共振吸声原理进行吸声。
2. 共振式消声器
a.消声量的计算： 对频率为f 的声波的消声量为：
2 ⎡ ⎤ K TL = 10 lg ⎢1 + 2⎥ ⎣ ( f fr − fr f ) ⎦
2. 共振式消声器
共振吸收 频率
G为传导率 V空腔体积 S0孔劲截面积 D小孔直径 T小孔劲长
9. 弯头式
优点：结构简单、体 积小，占地少，在通 风空调工程中应用普 遍
气流对阻性消声器性能的影响（P178）
气流对声传播规律的影响 马赫数 气流在消声器内产生一种附加噪声—再生噪声
§9.2.2 抗性消声器
优点： 不需要使用多孔吸声材料，耐高温、抗潮， 流速较大，洁净要求较高的条件有优势。 对低频噪声有较好的效果。