导读：
大型工业消声器空气通道透射的声能量往往远小于侧壁振动二次辐射引起的噪声泄漏。本文基于圆形声波导理论给出一种消声器侧壁传声的预测方法。假设半无限长管道一端布置声源，利用模态分解法得到圆柱管壁外的声场，进而计算有限长管道侧壁的透射声功率和传递损失。在此基础上，综合考虑质量、结构环频和吻合频率的影响，结合解析方法得到的数据，拟合得到一个工程预报公式，可应用于典型工业消声器侧壁传声损失的快速估算。随后分析了侧壁传声对消声器插入损失的影响，对于实际的工业消声器，考虑侧壁传声后的插入损失与实测结果接近，验证了预测方法的可行性。
01
基本信息：
工业消声器侧壁传声的预测方法与拟合公式
Flanking Transmission Prediction and a Fitting Equation for Industrial Mufflers
作者：
周晓炳, 康鲁迪, 刘 鹏, 刘碧龙：青岛理工大学机械与汽车工程学院，山东 青岛；方庆川：深圳中雅机电实业有限公司，广东 深圳
关键词:
消声器；侧壁传声；模态分解法；声功率
项目基金：
国家自然科学基金(12374447)
原文链接：
https://doi.org/10.12677/OJAV.2024.121001
02
内容简介：
在汉斯出版社《声学与振动》期刊上，有论文为了解决大型消声器侧壁传声难以估计的问题，给出了一种侧壁传声的预测方法。利用模态分解法计算管壁透射声功率，并探究侧壁传声的影响因素，拟合出能够快速估计消声器侧壁传声的公式。最后探究侧壁传声对消声器插入损失的影响，结合 COMSOL 软件得到考虑侧壁传声的插入损失，并通过实验进行验证。
如图 1 所示，首先考虑一半无限长的薄壁圆柱壳，半径为 α，径向坐标为 r，极角为 θ，轴向坐标为 z。u, v, w 分别对应管壁的轴向、周向和径向位移。根据 Donnell-Mushtari 壳理论，圆柱壳径向位移响应为
探究管道半径大小以及声源位置、点声源数量对侧向传递损失的影响。在此基础上，通过拟合给出消声器侧向传递损失的工程预测公式。
管道半径 r 范围 0.3~1 m，频率 f 范围 500~4000 Hz，计算各频率下不同半径的消声器侧向传递损失 R，探究 r 对 R 的影响规律。结果如图 2，管道尺寸对侧向传声的影响较大，侧向传递损失的最小值出现在管道环频附近。
通过多物理场仿真软件 COMSOL Multiphysics 对消声器进行三维仿真，对于对称结构，可进行对称边界条件设置，即仅对一半的结构进行仿真计算，在不影响精度的前提下，极大提高计算效率。
本测试系统以混响室作为声源的接收端，可以在无气流条件下对安装在测试管道中的消声器及替换管进行 1/3 倍频程声功率级的测量。扬声器单元发出的声源辐射经过消声器后进入混响室，混响室中的传感器测定相应的 1/3 倍频程声功率级数据，最后声源辐射通过混响室一端的管道排出。得到两种试件测得的 1/3 倍频程声功率级数据，两者的差值即为消声器的测量插入损失。
结论
通过比较消声器和下游管道的侧壁均方振速，并依据空管计算的侧壁透射声功率对COMOSL 计算的消声器插入损失进行了修正，修正后的传递损失比不考虑侧向传声时降低近 40 dB，与实验测量结果相比，4000 Hz 以下的平均误差小于 3 dB。因此该方法可以正确预测消声器的侧壁传声，并显著提升了对插入损失预测的准确性。
03
相关文章：
1.英基勇, 王昌胜, 闻轶凡. 基于PE算法的管道噪声声传播预测技术[J]. 声学与振动, 2021, 9(4): 143-152. https://doi.org/10.12677/OJAV.2021.94015
2.卜宏利, 卢裕文, 陈建霖, 周文灵, 励争. 厚壁复合压力容器的超声无损检测软件的开发[J]. 仪器与设备, 2019, 7(3): 193-201. https://doi.org/10.12677/IaE.2019.73026
3.廖佳妮, 田昕, 谭少博, 张志成. P(VDF-TrFE)聚合物在声发射传感器方面的应用[J]. 传感器技术与应用, 2020, 8(2): 34-44. https://doi.org/10.12677/JSTA.2020.82004
4.吕海峰, 耿彦章, 韩彦南, 刘海霞. 穿孔管拆卸式消声器及其性能测试技术研究[J]. 机械工程与技术, 2016, 5(3): 200-208. http://dx.doi.org/10.12677/met.2016.53024
5.姚谦祥, 王晓, 张雨生, 孟庆利, 朱陈香. 侧扫声呐图像小目标探测的数据降维方法[J]. 海洋科学前沿, 2018, 5(2): 72-79. https://doi.org/10.12677/AMS.2018.52009
所属期刊
-Open Journal of Acoustics and Vibration-
《声学与振动》是一本开放获取、关注声学与振动领域最新进展的国际中文期刊，主要刊登声学与振动领域最新技术及成果展示的相关学术论文。支持思想创新、学术创新，倡导科学，繁荣学术，集学术性、思想性为一体，旨在给世界范围内的科学家、学者、科研人员提供一个传播、分享和讨论声学与振动领域内不同方向问题与发展的交流平台。
声明：本文转载仅仅是出于传播信息的需要，并不意味着代表本公众号观点或证实其内容的真实性；如其他媒体、网站或个人从本公众号转载使用，须保留本公众号注明的“来源”，并自负版权等法律责任。如本公众号内容不妥，或者有侵权之嫌，请先联系小编删除，万分感谢！
教育进展|“互联网+”背景下医学成人“生物化学”混合式教学模式的探索与实践
投稿联系：027-86758873
QQ:2194278918
微信号：15802748706
投稿邮箱：2194278918@qq.com
合作联系：service@hanspub.org
点击“阅读原文”，免费下载论文