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      吸音材料對飛機噪音及風機噪聲的解決方法  2013/11/14
      內容概要:采用吸聲材料的降噪方法解決飛機外流噪聲和風機、壓縮機內流噪聲問題已成為業內的研究熱點。經對一種吸聲內襯X由穿孔蝸板、吸聲材料、微穿孔板和空腔四層結構組合而成的離心風機蝸殼的初步實驗表明,這種吸聲蝸殼將導致風機的性能略有所降。

          采用吸聲材料的降噪方法解決飛機外流噪聲和風機、壓縮機內流噪聲問題已成為業內的研究熱點。經對一種吸聲內襯X由穿孔蝸板、吸聲材料、微穿孔板和空腔四層結構組合而成的離心風機蝸殼的初步實驗表明,這種吸聲蝸殼將導致風機的性能略有所降。為了解決這一問題,本文在文獻的基礎上對該吸聲內襯的結構進行了優化,建立了蝸殼內表面吸聲系數與吸聲內襯結構參數之間的簡化數學物理模型,利用此模型計算了吸聲材料厚度、空腔厚度以及聲波頻率等參數對吸聲系數的影響,并計算了其理論降噪量,最后將計算結果和實驗結果進行了對比分析。
          吸聲蝸殼結構及噪聲實驗測量 X圖 1X為吸聲蝸殼的結構,其中的吸聲內襯是由穿孔蝸板、吸聲材料、微穿孔板和空腔組成的4層結構。采用吸聲結構前后的穿孔蝸板內側具有相同的幾何型線,t p1 為微穿孔板厚度,t p2 為穿孔蝸板厚度,H 1 為吸聲材料厚度,H 2 為空腔厚度。在設計中,微穿孔板厚度t p1 =1mm,孔徑d1=1mm,穿孔率 1 e =0.8%;穿孔蝸板厚度t p2 =3mm,孔徑d2=5mm,穿孔率 2 e =45%;吸聲材料為玻璃棉。 離心風機噪聲的實驗測量在西安交通大學流體機械國家專業實驗室的半消聲室內進行,并按照國家標準《GB/T2888-91 風機和羅茨鼓風機噪聲測量方法》執行。在與出氣口軸線成 45 o 的方向上且距吸聲蝸殼出氣口中心1 m處安裝聲壓傳感器,并按照國家標準《GB/T 1236-2000 工業通風機用標準化風道進行性能試驗》進行氣動性能實驗。
         1、外側蝸板 2、空腔 3、微穿孔板 (tp1) 4、吸聲材料 5、穿孔蝸板 (tp2) A H 1 H 2 A 1 2 3 4 5 原風機蝸殼內壁型線 圖 1 吸聲蝸殼結構示意圖 2 吸聲蝸殼的數學物理模型 2.1 媒介材料特性和吸聲系數 (1)穿孔板。厚度為 p t 、孔半徑為a 、開孔率為e 的穿孔板的特性阻抗 p Z 的計算式X [5] 為 ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) / / 0 0 / / 3 8 8 1 j 1 2 2 0.85 2 1 1.47 0.47 p p p p t t Z t a a a 1 /2 1 /2 1 /2 1 /2 ( ) r wr n nw d e e w d f e f e e e ü 輊  0 7 驏 驏驏 0 7 鼢 瓏 犏 ÷  0 4  0 7 鼢 = + + + + + 瓏 ÷  0 4 鼢  0 7 犏 ÷ 瓏  0 4 鼢 瓏 桫  0 7 桫 桫犏  0 7 臌 0 7  0 7  0 7 =  0 5  0 7  0 7  0 7  0 7 = - +  0 7  0 7  0 7  0 7  0 7 0 6 (1) 式中: 0 r 為空氣密度;n 為空氣運動粘滯系數,常溫下 2 5μ 1 / m s n = ;w為聲波的角頻率;d 為粘性邊界層厚度。 (2)多孔吸聲材料。均勻且各向同性的多孔吸聲材料的復波數 a k 及特性阻抗 a Z 0 4的經驗公式 X [6] 分別為 0.595 0.7 0 0 a 0 1 0 1 0.189 1 0.0978 f f k j c R c R r r w w - -
          (3) 式中: 0 c 為聲波在空氣中的傳播速度;f為聲波的頻率; 1 R 為流阻率X [5] ,表示多孔吸聲材料單位厚度的流阻,定義為 1 1 p R v x = - (4) 其中: p表示厚度為 x 的吸聲材料兩面的壓力差; v表示通過吸聲材料的氣流線速度。對于特定的吸聲材料,可以將 1 R 看作是吸聲材料容重 1 r 的函數,即 1 1 ( ) B R Ar = (5) 式中:常數 A 和 B 是針對超細玻璃棉的,分別為 0.122 和1.564。 對于厚度為 a t 的多孔吸聲材料,其表面的聲阻抗率X [5] ( ) ( ) ( ) ( ) 2 a a a a a a a 2 a a a a a cosh sinh sinh cosh Z k t Z k t Z Z Z k t Z k t  0 4 +  0 4 =  0 4 + 式中: 2 Z 為材料背面的聲阻抗率。當吸聲材料背面為剛性壁面時,吸聲材料的表面聲阻抗率 ( ) a a a a coth Z Z k t  0 4 = (3)空腔。

       


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