氣流對阻性消聲器聲學(xué)性能的影響

本文格式為Word版，下載可任意編輯——?dú)饬鲗ψ栊韵暺髀晫W(xué)性能的影響8.2.6氣流對阻性消聲器聲學(xué)性能的影響

以上介紹的各類阻性消聲器的消聲量計算公式都未考慮氣流影響，即認(rèn)為管中氣流是靜態(tài)的；實際上消聲器是在氣流中工作的，因此，消聲器的實用消聲效果如何，還必需考慮氣流對消聲性能的影響。

氣流對消聲器聲學(xué)性能的影響，主要表現(xiàn)在兩個方面：一是氣流的存在會引起聲傳播和聲衰減規(guī)律的變化；二是氣流在消聲器內(nèi)產(chǎn)生一種附加噪聲，稱為氣流再生噪聲。下面首先探討氣流對噪聲傳播的影響。

有氣流時的消聲系數(shù)的近似公式如下，

式中為沒有氣流時(靜態(tài))的消聲系數(shù)，稱為馬赫

數(shù)，數(shù)值上等于消聲器內(nèi)流速與聲速之比。

由上式看出，氣流速度大小與方向不同，導(dǎo)致氣流對消聲器性能的影響程度也不同。當(dāng)流速高時，馬赫數(shù)時，馬赫數(shù)

值大，氣流對消聲器的消聲性能的影響就越厲害；當(dāng)氣流方向與聲傳播方向一致值為正，上式中的消聲系數(shù)將變?。划?dāng)氣流方向與聲傳播方向相反時，馬赫數(shù)

值為負(fù)，消聲系數(shù)會變大。也就是說，順流與逆流相比，逆流有利于消聲。

氣流在管道中的滾動速度并不均勻，就同一截面而言，管道中央流速最高；離開中心位置越遠(yuǎn)，速度越低；到接近管壁處，流速就近似為零了。如圖8.13所示，順流時管道中央聲速高，周壁聲速低；逆流時正好相反。

根據(jù)聲折射原理，聲波要向管壁彎曲，對阻性消聲器來說，由于周壁襯貼有吸聲材料，所以順流時恰好聲能被吸收；而在逆流時，聲波要向管道中心彎曲，因此對阻性消聲器的消聲是不利的。

綜合上述兩方面的分析，消聲器用在順流與逆流各有利弊。由于工廠輸氣管道中的氣流速度與聲速比較起來都很小，因此氣流對聲傳播與衰減規(guī)律的影響一般不很明顯。一般來講，在低頻范圍逆向比順向消聲效果好；而在高頻范圍狀況恰好相反，順向比逆向消聲效果好。但綜合起來看，順向與逆向的消聲性能并沒有很大區(qū)別。

圖8.13氣流對聲折射的影響

8.2.7氣流再生噪聲對消聲器聲學(xué)性能的影響

氣流通過消聲器時，由于氣流與消聲器結(jié)構(gòu)的相互作用，還會產(chǎn)生氣流再生噪聲。氣流再生噪聲疊加在原有噪聲上，會影響消聲器實際使用效果。

氣流再生噪聲的產(chǎn)活力理，大致有二：一是氣流經(jīng)過消聲器時，由于局部阻力和摩擦阻力而形成一系列湍流，相應(yīng)地輻射噪聲；二是氣流激發(fā)消聲器構(gòu)件振動而輻射噪聲。氣流再生噪聲的大小主要取決于氣流速度和消聲器的結(jié)構(gòu)。一般來說，氣流速度越大，或消聲器內(nèi)部結(jié)構(gòu)越繁雜，則產(chǎn)生的氣流噪聲也就越大。與之相適應(yīng)，降低消聲器內(nèi)氣流再生噪聲的途徑是：①盡量減低流速；②盡量改善氣體的滾動狀況，使氣流平穩(wěn)，避免產(chǎn)生湍流。

圖8.14消聲器試驗臺示意圖

消聲器的氣流再生噪聲大小，可用試驗方法求得。圖8.14是測量消聲器性能的試驗臺示意圖。在試驗臺上，對阻性消聲元件在不同氣流速度下進(jìn)行試驗，得出氣流再生噪聲與流速的關(guān)系。結(jié)果說明：當(dāng)流速增加一倍，相應(yīng)的噪聲級增加18dB，這說明氣流再生噪聲隨流速的六次方規(guī)律變化，屬于偶極子輻射的噪聲源。根據(jù)試驗結(jié)果可得出估算氣流再生噪聲的半經(jīng)驗公式，

式中為消聲器通道內(nèi)的流速，單位：米/秒。

氣流再生噪聲尋常是低頻噪聲。試驗結(jié)果同時說明：隨著頻率的增高，聲級逐漸下降。其基本規(guī)律是：每增加一個倍頻程，聲功率下降計算公式如下，噪聲級為

(1)聲量為

(2)

，出口處環(huán)境噪聲級為

（相差超過

?？紤]頻率的影響，得出再生噪聲倍頻程的聲壓級

，出口噪聲級為

，再生

設(shè)消聲器入口噪聲級為

。則現(xiàn)場使用消聲器的影響狀況如下:

以上）時，則再生噪聲對消聲器的消聲性能無影響，此時消

，是該消聲器的實際消聲量。

時，再生噪聲對消聲器的消聲性能有一定程度的影響，按如下方法修正后得到實

時，

；

時，

。

際消聲量的近似值：其中

(3)值為

就變成負(fù)值。

按背景噪聲值修正方法算出。

（相差超過

以上）時，氣流再生噪聲對消聲器性能影響較大，此時消聲

。假使氣流速度很高，產(chǎn)生的再生噪聲級大于入口噪聲，這個消聲器的消聲量

(4)無論何種狀況，出口端噪聲值均應(yīng)大于環(huán)境噪聲以上，則消聲效果才不會受環(huán)境噪

聲的干擾。

設(shè)計消聲器時，應(yīng)注意流速不能選得過高，對空調(diào)消聲器的流速不應(yīng)超過5米/秒；對壓縮機(jī)和鼓風(fēng)機(jī)消聲器，流速不應(yīng)超過20~30米/秒；對內(nèi)燃機(jī)、鑿巖機(jī)消聲器，流速應(yīng)選在30~50米/秒；對于大流量排氣放空消聲器，流速可選為50~80米/秒。

真題：

（1）某通風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)口安裝1臺靜態(tài)消聲量為25分貝的片式消聲器，通風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)口端的聲級為100db；當(dāng)

消聲器內(nèi)氣流速度為17m/s時，試估計該消聲器的實際消聲量為多少分貝？（氣流再生噪聲按80分貝考慮，聲速取340m/s）。

A25dBB23dBC20dBD19dBMa=17/340=0.05

=25*0.95=23.8dB

100-23.8=76.2dB80-76.2=3.8小于10

出口LP=10lg10^7.62+10lg10^8.0=81.5100-81.5=18.5dB

（2）在某通風(fēng)管道系統(tǒng)中，安裝一臺靜態(tài)消聲量為30DB的片石消聲器，設(shè)消聲器進(jìn)口聲壓級為105DB，當(dāng)消聲器內(nèi)氣流速度為17m/s時，試估算該消聲器的實際消聲量？（氣流再生噪聲按80分貝考慮，聲速取340m/