预测柴油机排气消声器消声量试验方法研究
提高柴油机排气消声器消声性能的试验研究
根据某柴油机的排气噪声频谱图进行了声学计 算，针对其低频特征，初步确定消声器的结构为抗性 结构，如图1 所示。
图 " 消声器（原始方案）结构示意图
Vol .25 No .6 2003 SHI P ENGI NEERI NG 15
张新玉、赵振宇、季振林、王芝秋：提高柴油机排气消声器消声性能的试验研究
对于消声器的设计，主要应满足以下三个方面 的要求：
1 . 在消声频段内要有尽可能大的消声量； 2 . 消声器对气流的阻力损失应尽可能的小； 3 . 消声器要求有较小的体积、重量，并且要求结 构简单、加工方便。 以上三个方面彼此关联、相互制约。对于柴油 机的排气消声器而言，其阻力损失不能太大，否则将 直接影响柴油机的工作性能。柴油机的排气噪声一 般又具有较高的量级，如：功率在1000k W 左右的 中、高速柴油机，其排气噪声值约在115 !120dB（A） 左右，如果按 NR85 噪声评价数衡量的话，柴油机排
图 2 消声器（原始方案）内流场分布
从消声器内的流场分布（如图2 ）可见，内部的 流场紊乱，特别是在内插管的入口及排气管出口处，
有较大的涡流，局部阻力损失大。为解决这一问题，
根据流体力学原理，可以在产生涡流的相应部位采
取导流措施，以使气流通畅。采取的方法有三（如图
3 所示）：在消声器的进口管末端加装“渐扩管”，在 内插管的入口端加装“导流环1 ”和在排气管端部加 装“导流环2 ”。
提高柴油机排气消声器消声性能的试验研究
张新玉 赵振宇 季振林 王芝秋
硕士／讲师 哈尔滨工程大学动核学院［150001 ］
助工 海军驻哈尔滨汽轮机厂代表室［150001 ］
博士／教授 哈尔滨工程大学动核学院［150001 ］
船用柴油机排气消声器声学性能预测的边界元法及实验研究的开题报告
船用柴油机排气消声器声学性能预测的边界元法及实验研究的开题报告一、研究背景及意义船用柴油机是船舶动力系统的关键组成部分之一，其运行时会产生噪声污染，对船舶员工和周边环境都有一定的危害。
因此，对船用柴油机的噪声控制是必要的。
而柴油机的排气消声器是降低噪声的一种常见方法，其声学性能直接影响消声效果。
目前，船用柴油机排气消声器声学性能的研究大多采用实验手段，这种方法成本高、周期长，且无法进行全面的声学参数分析，因此亟需开展相关的理论研究。
边界元法是一种应用普适性广的求解声学问题的方法，其能够准确有效地计算消声器的声学性能。
因此，本研究拟采用边界元法对船用柴油机排气消声器的声学性能进行预测，并结合实验对预测结果进行验证，为设计船用柴油机排气消声器提供理论基础。
二、研究内容及方法本研究将从以下几个方面展开：1. 船用柴油机排气消声器的声学特性研究：包括消声器的声学参数、消声器内部的流场分布以及噪声源的分析等。
2. 边界元法在船用柴油机排气消声器声学性能预测中的应用：采用PML（完美匹配层）边界处理方法，建立船用柴油机排气消声器的边界元模型，对其声学特性进行模拟计算，并得出预测结果。
3. 船用柴油机排气消声器实验研究：通过在实验室内建立模拟的工况和环境，对船用柴油机排气消声器进行实验，获取其声学特性数据，并与模拟结果进行对比分析，验证边界元法的准确性。
4. 基于声学优化的消声器设计：结合预测结果和实验验证，针对消声器中存在的问题，对其结构进行优化设计，提高消声效果。
三、预期成果本研究预计可以得到以下成果：1. 船用柴油机排气消声器声学参数的分析，为后续研究提供基础。
2. 基于边界元法的船用柴油机排气消声器声学性能预测模型，提高研究效率与计算准确性。
3. 船用柴油机排气消声器实验仪器的搭建和实验测试数据。
4. 为船用柴油机排气消声器的设计提供有用的理论指导，提高其噪声控制能力。
四、研究难点1. 消声器内部复杂的流场分布和声场分布无法直接解析，需要采用计算流体动力学和边界元法等方法进行分析和计算。
汽车排气系统声学性能快速预测方法的研究
2018年（第40卷）第2期汽车工程Automotive Engineering2018(V〇1.40)N〇.2doi： 10.1956^^j.chinasae.qcgc.2018.02.008汽车排气系统声学性能快速预测方法的研究张杨，邓兆祥，温逸云(重庆大学，机械传动国家重点实验室，重庆400044)[摘要]有限元分析结果表明，排气系统中的连接管道，尤其是其长度对系统整体声学性能有较大影响，而对该影响的机理研究发现，主要由于连接管道中人射与反射声波的相互作用影响了系统的声学特性，使排气系统传声损失产生较大变动。
据此提出了一种可快速预测消声器用管路连接后整体声学性能的仿真方法。
最后，将该方法应用于某量产排气系统的声学性能分析，试验结果验证了该方法的工程适用性。
关键词：排气系统;消声器;连接管道;传声损失A R e s e arch o n a R a p i d Prediction S c h e m e for the AcousticPerfor ma nc e of Automotive Exhaust Sy stemZhang Y a n g,Deng Zhaoxiang &W e n YiyunChongqing University，State Key Laboratory of Mechanical Transmission，Chongqing400044[Abstract]The results o f f i n i t e element analysis show that the connecting pipes in exhaust system，in particular their lengths have a great influence on the acoustic performance o f exhaust system，and the study on the mechanism o f that influence reveals that the main cause i s the interaction between incident and reflected sound waves in the pipe，which affects the acoustic characteristics o f the system，leading t o significant changes in the transmission loss o f exhaust system.On these bases，a simulation scheme i s proposed t o rapidly predict the overall acoustic performance o f exhaust system consisting o f mufflers connected by pipes.Finally，the scheme proposed i s applied t o the acoustic performance analysis o f a production exhaust system and the t e s t results verify i t s engineering adaptability o f the scheme.Keywords:exhaust system;muffler;connecting pipe;transmission loss刖言加装排气消声器是降低汽车噪声最有效的手 段，因此设计出与排气噪声相匹配的排气系统意义 重大[|]。
消声器性能的试验研究
２５０ ） ６２０
摘要 ： 设计建成了一个消声器模拟试验台， 可对各种排气消声器进行消声性能测试。通过 在有、 无气流两种情况下的消声性能试验 ， 研究了气流速度对消声性能的影响。就消声器的内 部结构尺寸及形状对消声性能的影响进行 了试验研 究， 通过对 比分析 总结 了不同结构参数对 消声性 能 的影 响 。
（ｈｎ ｏｇＨ ａｕｎＬｉｏｇＥ咖 ｅＣ ．Ｌ Ｄ Ｓ ａｄｎ ｕｙａ ａ ｎ Ｉ ｏ ，Ｔ ） ｄ
Ａｂ ｔａ ｔ Ａ ｍｕ ｌｒｓ ｌｔ ｇ ｔｓ — ｂ ｄ ｉ ｄ ｓ ｎ ｄ ａ ｄ ｂ ｉ ｏ ｄ ｃ ｘ ｅ ｉ ｎｓｏ ｅ ｓ ｕ ｄ ｓ ｒ ｃ ： ｆ ｅ ｉ ａｉ ｔ ・ ｅ ｅ ｉ ｅ ｎ ｕｌ ｔ ｃ ｎ ｕ ｔ ｐ ｒ ｍｕ ｎ ｅ ｓ ｇ ｔｏ ｅ ｍｅ ｔ ｆ ｈ ｏ ｎ ｔ ｅｉ ｎ ｔ ｇ ｐ ｒ ｒ ｎ ｅ ｏ ｅｅ ｈ ｕ ｔ ｆ ｅｓ Ｔ ｅ ｃ ｎ ｒｓ ｘ ｅ ｈ ｅ ｔ ｏ ｅｌ ｌ ｅ ｓｗ ｔ ｎ ｉ ｏ ｔ ｌ ｍｉ ａｉ ｅ ｏｍａ ｃ ｆ ｘ ａ ｓ ｍｕ ｌｒ ． ｈ ｔ ｔｅ ｐ ｒ ｎ ｎ ｆ ￣ Ｐ ｉ ａ ｄ ｗ ｔ ｕ ｎ ｆ ｈ ｔ ｏ ａ ｓ ｈ ｎ ｔ ＇ ｈ ｈ ａｒ ｏ ａ ｅ ｄ ｎ ｏ ｅ ｓ ｓ ｍｉ ｔ ａ ｆｔｅ ｅ ｅ ｔｏ ｒ ｏ ｎ ｔ ｅ ｓｕ ｄ ｅｉ ｎ ｔ ｎ ｐ ｒ ｒ ａ ｃ ． ｅ ｉｌ ｆ ｗ ｌ ｏ ｅ ｆｒｔ ｙ ｔ ｃ ｓｕ ｙ ｏ ｆ ｃ ｆａ ｆ ｗ ｏ ｎ ｌ ｈ ｅ ｈ ｉ ｌ ｈ ｏ ｍｉａｉ ｆ ｍ ｎ ｅ Ｔ ｏ ｅ ｏ ｈ ｅ ｅ ｔｏ ｉ ｅｅ ｔ ｓ ｕ ｔ ｒ ａａ ｔｒ ｎ ｔ ｅ ｍｕ ｌｒ ｐ ｒ ｒ ｎ ｅ ｉ ｕ ｆ ｃ ｆ ｄｆ ｒ ｎ ｔ ｃｕ ｅ ｐ ｒ ｍｅｅ ｏ ｆ ｅ ｆ ｍａ ｃ ｓ ｓ ｍｍａ ｉ ｒ ｓ ｈ ｅ ｏ ｒ ￣ ｔ ｒｕ ｈ ｃ ｍｐ ｒｔ ｅ ｚ ｈ ｏ ｇ ｏ ａａｉ ｖ ａａｙｉ． ｎ ｌｓｓ Ｋｅ ｏ ｄ ： ｆ ｅ ；Ａ ｒｆ ｗ；Ｎｏｓ ｄ ｕ ｔ ｎ ｒｓ ｕ ｅ Ｌ ｓ ｙ Ｗ ｒ ｓ Ｍｕ ｌｒ ｉ ｏ ｌ ｉ Ｒｅ ｃｉ ；Ｐ ｅｓ ｒ ｏ ｓ ｅ ｏ
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。
内燃机排气消声器数值模拟研究进展
元 法被 普 遍 应 用并 取得 了大量 成 果 ，但 技 术 本
身 仍存 在 一 些 不可 回避 的缺欠 。 因为有 限元 需 要 全域 离 散 ，导致 问 题 的 自由度 和 原始 信 息 量 大。 系统 不 稳定 、 收敛 性差 。并且 有 限元 将 本 身 是连 续 的介 质 用仅 在 节点 处 连续 的有 限单 元 的 集合来 模 拟 ， 来 了离散误 差 。 ０世 纪 ７ 代 ， 带 ２ ０年
的应用 。极 大 地促 进 了消声 器 的设 计 效率 和设
计水平 Ｐ ｌ 文 对近 年来 内燃 机排 气消 声器 数值 。本
英 国南 开普 顿 大学 创 立 了边 界元 法 。是 在 有 限 元 法 之后 发 展 起来 的又一 种 较精 确 有效 的工 程 数值 分析 方法 圈 １ ８ 。 ９ ７年 ，美 国肯 塔基 大学 的 ｓｙ ｅｔ Ｆ用边 界元 法在 消声 器 内部 声场 方 面 的 ｅｂｒ Ａ 问题 进 行 了研 究 ，开 创 了边 界元 方 法 在 消声 器 研究 中应 用 的先河１ ９ １ 后边 界元方 法 在消 声器 。此 方 面 的应用 研究 开始 多 了起来 。１ ９ ９ ８年美 国 肯 塔 基 大学 的 ｗ ｕ Ｔ Ｗ研 究 了应 用 边 界元 方法 提
应 用 ，也 发 表 了许 多这 方 面 的论 文 。２ ０ ｏ ５年 ，
船用柴油机排气冷却消声器流体与消声特性
船 用柴 油 机 排 气 冷 却 消 声 器 流体 与消 声 特 性
陈 涛 １ 胡 霖ｚ 黎 南 ｚ
１海 军驻 大 连 地 区军 事 代 表 室 ， 宁 大 连 １６ ０ 辽 １０ ４ ２大 连 船 舶 重 工 集 团有 限 责 任公 司 军代 表 室 ， 宁 大连 １６ ０ 辽 １０ １
Ａｂ ｔ ａ ｔ ｎ ｏ ｄ ｒ ｔ ｅ ｕ ｅ ｔ ｅ ｅ ｈ ｕｓ ｏｓ ｆ ｍａ ｎ ｉｓ ｌｅ ｇｎ ｎ ｏ ｃ ｏ ｈ ｘ ａ ｓ ａ ｏ ｓｒ ｃ ：Ｉ ｒ ｅ ｏ ｒ ｄ ｃ ｈ ｘ ａ ｔｎ ｉｅ ｏ ｒ ｅ ｄｅ ｅ ｎ ｉｅ ａ ｄ ｔ ｏ ｌｔ ｅ ｅ ｈ ｕ ｔｇ ｓ ｆｒ ｉ ｔｅ ｓ ｋ ｆｒｄ ｃ ｎ ｈ ｎ ｒ ｒｄ ｓｇ ａｕ ｅ，ｈ ｘ ａ ｓ ｏ ｌｎ ｉ ｎｃ ｒｉ ｌ ｙ ｅ ｄ ｄ．Ｉ ｈ ｓ ｐ ｐ ｒ ｈ ａ ｅ ｏ ｅ ｕ ｉｇ ｔ ｅ ｉｆａ ｅ ｉｎ ｔ ｒ ｔ ｅ ｅ ｈ ｕ ｔｃ ｏｉ ｇ ｓｌ ｅ ｓ ａｗａ ｓｎ ｅ ｅ ｅ ｎ ｔｉ ａ ｅ ， ｔｅ ｃ ａａ ｔｒｓｉｓｏ ｏ ａ ｄ ｃ ｏｉ ｇ ｅｆｃ ｆｔ ｅ ｓｌｎ ｅ ｓ ｗｅｌａ ｔ ｒｎ ｍｉｓｏ Ｏ Ｓｗａ ｎ ｌｚ ｄ ｈ ｈ ｒ ｃｅ ｉｔｃ ｆｆ ｗ ｎ ｏ ｌｎ ｆｅ ｔｏ ｈ ｉ ｃ ｒａ ｌ ｓ ｉ ｔａ ｓ ｓ ｉｎ ｌ Ｓ ｓａ ａｙ ｅ ｌ ｅ ｓ ｗｉ ｕ ｒｃ ｌｃ ｌｕａ ｉｎ ｈ ｅ ｏ ｙ ａ ｃ ｐ ｒｏ ｍａ ｃ ｆｔ ｅ ｅ ｈ ｕ ｔｃ ｏｉｇ ｓｌｎ ｅ ｓ ｃ ｌｕ ａｅ ｔ ｎ ｍｅｉ ａ ａｃ ｌｔ ．Ｔ ｅ ａ ｒｄ ｎ ｍｉ ｅ ｒ ｎ ｅ ｏ ｈ ｘ ａ ｓ ｏ ｌｎ ｉ ｃ ｒ ｗａ ａｃ ｌｔｄ ｈ ｏ ｆ ｅ
有 限 体 积 法 计 算 并 分 析 了 排 气 冷 却 消 声 器 在冷 却 与 不冷 却 时 的 空 气动 力性 能 ， 到 其 阻力 损 失 特 性 、 却 效 果 得 冷
柴油机排气消声器CFD模拟与分析
（） ３ 计算 。这部 分工作 主要包括计 算网格划分 、 初始条 件 和边界条件 的输入 、 制参 数的设定等 。数值 模拟 的主要 工作 控 就是 这里 ， 拟结果 的好坏 也和这部分 的工作 紧密相连 。 模 （） ４ 结果处理 。通 过计算机 图形学 等技术 ， 将模 拟计算结
果形 象直观地表示 出来 ， 于工作人员检查判 断分析。 便
２２ 空气 动力学的基本假设 ．
用 Ｔｔ ｙｉ ｅＨ ｂｒ ／ ｄ混合 网格来划分 ， 网格 总数量有 １ ８ ４ ０２ ６个 。 ０ 划
对消声器 的流场进行研究 ， 需对工作条件作如下简化 ：
计算流体动力学 （ｏ ｕａｉ ａ ＨｕｄＤ ｎｍｉ ， Ｃ ｍｐ ｔ ｏ ｌ ｉ ｙａ ｃ 简称 Ｃ Ｄ ｔｎ ｓ Ｆ）
孔 管组 成。基本结构 就是内插管 和穿孔 管。 内插 管消声结构 ， 扩张式 消声结构 的一 种 ， 是 主要是为解 决单室扩张式消声结构存在通 过频 率的问题四 。如图 １实际 的 ， 消声结构是人 口偏置的 ， 以更进一步防止高频 噪声 的穿过 。 可
摘 要 ： 用 Ｃ Ｄ技术 对某型 ６ 利 Ｆ 缸柴油机的排 气消声器的流 场进 行 了仿 真分析 ， 着重分析 了消声 器 内部结构 对 内部流场 速度和 压力 损 失的影 响， 以及 不同流速 时排 气压 力损 失的 变化 ， 出了随着入 口流速 增大 ， 指 压力损 失呈抛物线规律 增大的。 真和 试验研 究发现 。 仿 在相 同入 口速度 为 ５ ． ｍ ｓ ５ ３ ／果 为 ９ ０ ａ 同时对 消声器的改进提 出指 导 １ ， Ｐ ０ 。 ３ Ｐ
是通过 计算机数值计算 和图像显示 ，对包含有 流体流动 和热 传导等相关 物理 现象 的系统所做的分析 。 通俗地说 ， 就是把 现 实生活 中的物理现象 ， 通过 “ 数值模拟 ” 在计 算机做实验 ， 以 用 对实际流体 流动 的情 况进 行仿真 。
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实际工况下 ,发动机排气在消声器入口的温度 为 398 ℃,结合公式 (2) ～ (4) 有 :
f 2
=
C2 C1
f
1
=
20. 05 331. 5
273 + + 0. 61
398 ×0
f
1
= 1. 57 f 1
(5)
© 1995-2006 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.
中图分类号 :TK421. 6 文献标识码 :A
1 概述
消声器的声学与阻力特性是柴油机排气消声器 的两个重要性能指标 。在保证尽可能小的外形尺寸 和阻力损失的前提下 ,追求尽可能大的消声量是消 声器设计的主要目标 。在当今的消声器设计中 ,阻 力计算已有较成熟的方法 ,运用流体计算软件对消 声器流场进行分析计算 ,在设计阶段就可以保证使 消声器结构具有较好的阻力特性 ,并能满足使用要 求 。但由于影响消声量的因素复杂 ,声学理论计算 与实际测得的消声量有较大差别 ,对于消声器的声
中心频率
声压级 ,dB
序号
Hz 消声器 空管 插入损失
1
50
93. 5 107. 0 13. 5
2
100
94. 5 115. 0 20. 5
3
200
87. 2 114. 0 26. 8
4
400
61. 4 108. 0 46. 6
5
800
62. 8 110. 0 47. 2
6
1. 6k
59. 9 107. 0 47. 1
3 试验方法及结果
消声器消声量的测量一般可采用传递损失 TL 和插入损失 D 两种测量方法 。由于消声器交验时的 测量方 法 一 般 采 用 工 程 上 常 用 的 插 入 损 失 测 量 方 法 ,静态放声试验时也考察消声器消声量的插入损 失 。用白噪声信号作为标准声源的信号输入 ,用滤 波器保证噪声频率在 20Hz～20kHz 之间 。噪声源置 于隔声罩内 。噪声测量采用 B &K 公司的 2238 声级 计 ,并与数据采集分析仪相联 。试验在空旷场地上 进行 ,背景噪声小于 60dB (A) 。试验布置如图 1 所 示。
50. 3 63. 8
13. 5
2
63
58. 4 78. 9
20. 5
3
125
59. 4 86. 2
26. 8
4
250
51. 7 98. 3
46. 6
5
500
55. 4 102. 6 47. 2
6
1k
56. 4 103. 5 47. 1
7
2k
55. 9 102. 7 46. 8
8
4k
54. 3 100. 6 46. 3
2004 年第 4 期 内 燃 机 工 程
·43 ·
2 试验所依据的相似准则
本文对消声器进行的静态放声试验采用了 1∶1 实物模型试验 ,消声器模型试验遵循相似准则进行 。 根据相似原理 ,凡彼此相似的现象 ,必定有数值相同 的相似准则[2] 。对于 1∶1实物模型试验 ,消声器试验 件的各腔长度及膨胀比 m 与消声器的实际尺寸相 同 ,不存在几何相似的问题 。从声学相似的角度 ,静 态放声与热态配机试验应满足相似准则[1] :
·44 ·
内 燃 机 工 程 2004 年第 4 期
上式表明 ,0 ℃放声时消声器在 f1 频率处的消声 量在高温 (398 ℃时) 情况下对应的中心频率应为 : f2 = 1. 57f1 。例如 :在 0 ℃放声时消声器在 31. 5Hz 中心 频率的消声量为 13. 5dB ,推算到高温条件下 (398 ℃ 时) 取得同样消声量的中心频率应为 :31. 5 ×1. 57≈ 50Hz 。用此方法依据表 1 推算出表 2 ,表格中的“空 管”列为发动机生产厂提供的发动机排气噪声谱 ; “消声器”列为安装消声器后的预测噪声谱 ,等于“空 管”列与“插入损失”列对应值之差 。对此两列数据 利用下式进行 A 计权 :
9
8k
57. 2 94. 3
37. 1
当温度高于 30 ℃或低于 - 30 ℃时 ,声音在空气 中的传播速度为 :
C = 20. 05 T
(3)
式中 , T = 273 + t , K。 当温度低于 30 ℃高于 - 30 ℃时 ,声速可以由下
式计算 :
C = 331. 5 + 0. 61 t
(4)
收稿日期 :2003206204 作者简介 :张新玉( 1972 - ) ,男 ,讲师 ,主要研究方向为柴油机振动及噪声控制 、船舶特种动力装置 , E2mail :zhangxinyu @hrbeu. edu. cn 。
© 1995-2006 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.
( LfΠC) 1 = ( LfΠC) 2
(1)
式中 ,L 、f 、C 分别为消声器吸声腔长度 、声波频率和 声速 。由于试验模型为 1∶1实物模型 , L 为常数 ,因 此 ,应有 :
C1 = C2 =λ
(2)
f1 f2
上式的物理意义可以理解为 ,消声器结构一旦 确定 ,其有效的消声波长就已确定 。随着温度的升 高及气体声速的不同 ,消声频率也发生相应的变化 。 如果 C1 、f1 对应静态放声试验时的气体声速与消声 频率 ,那么在高温情况下 ,由于气体声速变为 C2 ,取 得同样消声效果的对应频率应为 f2 。依据这一准 则 ,由静态放声试验的各频段消声量推算到高温情 况下 ,得出高温条件下消声器各频段的消声量 ,根据 发动机生产厂提供的发动机噪声谱 ,就可粗略估计 消声器的消声效果 。
第 25 卷 第 4 期
内 燃 机 工 程
Vol. 25 No. 4
2004 年 8 月 Chinese Internal Combustion Engine Engineering Aug. 2004
用以上试验方法对某船用高速柴油机排气消声 器进行静态放声试验 ,试验现场温度为 0 ℃,试验数 据如表 1 所示 。
图 1 静态放声试验现场布置图
4 数据分析及讨论
4. 1 数据分析
表 1 静态放声试验倍频程数据表( 0 ℃)
中心频率
声压级 ,dB
序号
Hz 消声器 空管 插入损失
1
31. 5
学特性仅采用理论计算往往是不够的 。因此 ,在研 制消声器时 ,可将理论与试验相结合 ,通过试验对所 设计消声器的声学性能进行验证 ,并以此来优化消 声器的声学设计 。最有效的方法是将所设计消声器 的试验件进行配机试验 ,然而 ,对于船用柴油机排气 消声器而言 ,由于环境条件及试验经费的制约 ,在消 声器装船前一般没有配机试验的机会[1] 。因此 ,探 讨在室 温 或 常 温 条 件 下 对 消 声 器 进 行 静 态 放 声 试 验 ,应用相似准则 ,找出静态放声与配机时高温条件 下消声效果间的规律 ,从而预测柴油机排气消声器 的消声量 ,对消声器的设计研制工作具有实际意义 。
LA
=
10lg
n
∑100.
1 ( L pi
+ΔAi )
(6)
i =1
式中 ,LA 为 A 声级 ,dB (A) ; L pi 为第 i 个倍频带声级 , dB ;ΔAi 为第 i 个频率 A 计权网络衰减值 ,dB 。
如表 2 中所示 ,线性声级和 A 声级插入损失分 别为 23. 5dB 和 35. 1dB (A) 。
ZHANG Xin2yu1 , ZHAO Zhen2yu2 , ZHANG Wen2ping1 , WANG Zhi2qiu1
(1. Harbin Engineering University , Harbin 150001 ,China ;2. Marin office in Harbin Steam Turbine Company)
文章编号 :1000 - 0925 (2004) 03 - 042 - 04
250073
预测柴油机排气消声器消声量试验方法研究
张新玉1 ,赵振宇2 ,张文平1 ,王芝秋1 (1. 哈尔滨工程大学 ,哈尔滨 150001 ;2. 海军驻哈尔滨汽轮机厂代表室)
An Investigation on the Measurement Method to Predict Noise Attenuation of Diesel Engine Exhaust Silencers
于没有考虑气流再生噪声的影响 ,推算结果与实际
表 3 配机试验倍频程数据表( 398 ℃)
中心频率
声压级 ,dB
序号
Hz 消声器 空管 插入损失
1
50
90. 0 111. 0 21. 0
2
100
99. 1 121. 7 22. 6
3
200
87. 9 110. 2 22. 3