可壓縮偏流條件下穿孔板聲阻抗率的分析

提出了在微穿孔板后部引入機(jī)械阻抗形成組合結(jié)構(gòu)來解決微穿孔板低頻吸聲性能差的問題。由機(jī)械阻抗板兩側(cè)質(zhì)點(diǎn)速度相同得出機(jī)械阻抗單元的傳遞矩陣,采用傳遞矩陣法將其與空腔、微穿孔板單元串接,建立組合結(jié)構(gòu)理論計(jì)算模型;通過分析品質(zhì)因子獲得帶寬與機(jī)械阻抗板質(zhì)量成反比;試驗(yàn)得出組合結(jié)構(gòu)在400hz附近有系數(shù)為0.8以上的吸聲峰值,試驗(yàn)結(jié)果與理論計(jì)算吻合。在傳統(tǒng)微穿孔板共振吸聲機(jī)制的基礎(chǔ)上加入機(jī)械共振,能夠?qū)崿F(xiàn)在不增加結(jié)構(gòu)厚度的前提下提高低頻吸聲性能;降低機(jī)械阻抗板質(zhì)量并且適當(dāng)控制邊界阻尼系數(shù)可以實(shí)現(xiàn)吸聲頻帶的拓寬。

根據(jù)微穿孔板吸聲理論,采用理論分析和仿真的方法,著重討論微穿孔板在溫度梯度下的聲阻抗、共振頻率和吸聲系數(shù)等聲學(xué)特性,分析其受溫度影響變化的機(jī)理,得到微穿孔板吸聲效果受溫度變化影響的規(guī)律及其仿真結(jié)果。分析表明:溫度升高時(shí),相對(duì)聲阻將變大,相對(duì)聲質(zhì)量變小,共振頻率變大,頻帶寬度增寬,吸聲系數(shù)在某一溫度處有一最大值1,偏離該溫度吸聲系數(shù)均遞減。

驗(yàn)收技術(shù)條件 微穿孔板消聲器是通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)配套使用的消聲產(chǎn)品。本產(chǎn) 品是依據(jù)hj/t16-1996《通風(fēng)消聲器》中國(guó)環(huán)境保護(hù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)設(shè) 計(jì)制造的，并引用了其它相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，技術(shù)條件和技術(shù)要求。為確 保消聲器的產(chǎn)品質(zhì)量和技術(shù)性能，對(duì)其驗(yàn)收技術(shù)條件做如下規(guī)定。 1、產(chǎn)品設(shè)計(jì)符合hj/t16-1996《通風(fēng)消聲器》中國(guó)環(huán)境保護(hù)行業(yè) 標(biāo)準(zhǔn)及沈陽市空調(diào)凈化成套設(shè)備有限公司q/qjj0201-1998 《消聲器》企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。 2、金屬材料的選用符合gb708-88《軋制鋼板品種》標(biāo)準(zhǔn)。 3、消聲器外觀油漆質(zhì)量符合jb/tq332《通風(fēng)機(jī)油漆技術(shù)條件》 的有關(guān)要求及設(shè)計(jì)圖紙的要求。 4、產(chǎn)品的加工制作符合設(shè)計(jì)圖紙的尺寸要求，用鋼板尺、鋼卷尺、 游標(biāo)卡尺等量具進(jìn)行檢驗(yàn)，并且符合gbj243-82《通風(fēng)與空調(diào) 工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》的規(guī)定。填寫產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)記錄。 5、全部焊接質(zhì)量符合zbj

使用有限元法計(jì)算穿孔板的聲學(xué)厚度修正系數(shù),研究穿孔率、穿孔板厚度、孔徑和穿孔排列形式對(duì)聲學(xué)厚度的影響,獲得了穿孔率低于40%的穿孔板的聲學(xué)厚度修正系數(shù)。計(jì)算結(jié)果表明:穿孔板厚度、孔徑和排列形式對(duì)聲學(xué)厚度的影響不大;穿孔率對(duì)聲學(xué)厚度影響很大?；跀?shù)值計(jì)算結(jié)果給出了聲學(xué)厚度修正系數(shù)的近似表達(dá)式,利用由該表達(dá)式形成的穿孔聲阻抗公式計(jì)算了穿孔管消聲器的傳遞損失,計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合良好,從而驗(yàn)證了應(yīng)用該表達(dá)式預(yù)測(cè)穿孔管消聲器消聲性能的準(zhǔn)確性。

穿孔板結(jié)構(gòu)在水下有著非常廣闊的應(yīng)用前景,但是目前相關(guān)的研究報(bào)道非常少。基于空氣中穿孔板吸聲理論,綜合考慮小孔的末端修正,給出了較為準(zhǔn)確的水下穿孔板聲阻抗表達(dá)式。利用傳遞矩陣法分析了水下穿孔板結(jié)構(gòu)的聲壓透射特性,得到了垂直入射聲壓透射公式。對(duì)影響穿孔板結(jié)構(gòu)透聲性能的主要因素進(jìn)行了詳細(xì)的仿真分析,得到了一些重要的結(jié)論。采用四傳感器測(cè)量方法在駐波管中對(duì)自制的穿孔板結(jié)構(gòu)進(jìn)行了測(cè)試,實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論分析基本一致,從而驗(yàn)證了理論分析的正確性。本文為水下穿孔板結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)提供了詳細(xì)的理論和實(shí)驗(yàn)依據(jù)。

本文分析了粉末燒結(jié)材料塑性變形的基本規(guī)律,指出了現(xiàn)有粉末燒結(jié)材料屈服條件與實(shí)際情況不相符的問題。通過燒結(jié)銅圓柱體試樣單向壓縮實(shí)驗(yàn),確定了粉末燒結(jié)材料真實(shí)應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系,建立了普適的粉末燒結(jié)材料屈服條件和塑性本構(gòu)關(guān)系。本文的屈服條件不僅用統(tǒng)一的函數(shù)形式表示了粉末燒結(jié)材料初始屈服和后繼屈服,而且綜合反映了粉末燒結(jié)材料原始狀況和變形致密強(qiáng)化對(duì)屈服的影響

根據(jù)馬大猷的微穿孔板理論,計(jì)算了三層微穿孔板的吸聲系數(shù)。應(yīng)用遺傳算法對(duì)其結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化,并對(duì)其吸聲特性進(jìn)行了分析研究,與優(yōu)化后的雙層微穿孔板結(jié)構(gòu)進(jìn)行比較,結(jié)果表明:經(jīng)過遺傳算法優(yōu)化后的三層微穿孔板在頻域上能夠獲得更加飽滿的吸聲系數(shù)曲線,接近傳統(tǒng)吸聲材料的吸聲性能。并且通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了優(yōu)化設(shè)計(jì)的結(jié)果。

分析了亥姆霍茲共鳴器的共振頻率特性,導(dǎo)出了穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)吸聲的中心頻率、頻帶寬度、上限頻率及下限頻率的估算公式,為設(shè)計(jì)、制作理想的穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)提供了參考.

微穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)以其眾多的優(yōu)點(diǎn),在噪聲控制領(lǐng)域得到越來越廣泛的應(yīng)用。因微穿孔板結(jié)構(gòu)中涉及大量的參數(shù),在穿孔板層數(shù)較多時(shí),用聲電類比法或試驗(yàn)的方法研究微穿孔板結(jié)構(gòu)的吸聲性能將變得非常復(fù)雜。傳遞矩陣法尤其適于多層結(jié)構(gòu)的分析,且易于用計(jì)算機(jī)編程實(shí)現(xiàn)。文章推導(dǎo)了用傳遞矩陣法計(jì)算微穿孔板結(jié)構(gòu)聲學(xué)性能的計(jì)算公式,并與用聲電類比法計(jì)算的結(jié)果、試驗(yàn)測(cè)定數(shù)據(jù)進(jìn)行了對(duì)比,結(jié)果顯示,傳遞矩陣法是可以作為微穿孔板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一種簡(jiǎn)單而有效的參考方法。

水力空化與超聲空化是產(chǎn)生空化的兩種主要方法,國(guó)內(nèi)外研究者對(duì)超聲空化的噪聲譜研究的非常多.但對(duì)于水力空化,一般僅進(jìn)行應(yīng)用方面的實(shí)驗(yàn)研究,而疏于聲學(xué)方面的研究.為進(jìn)一步了解水力空化的聲學(xué)特性,本文理論上進(jìn)行板的振動(dòng)的計(jì)算,并用ansys模擬穿孔板的振動(dòng),研究其振動(dòng)頻率與測(cè)得的空化噪聲譜之間的聯(lián)系.研究結(jié)果表明,在特定的條件下,測(cè)得的噪聲譜呈現(xiàn)明顯線狀譜分布的超聲成分,此時(shí)高速水流沖擊穿孔板引起了穿孔板的強(qiáng)烈振動(dòng),發(fā)出超聲,但在一般情況下,多孔板水力空化噪聲譜并不含超聲成分,也不具有明顯線狀譜特性.

二、消聲器基礎(chǔ)試驗(yàn)(一)試驗(yàn)條件消聲器試驗(yàn)臺(tái)如圖3。聲源采用w-3型風(fēng)機(jī)自身噪聲加白噪聲。所發(fā)出的噪聲,控制在105分貝左右。風(fēng)源即w-3型風(fēng)機(jī)自身氣流,風(fēng)量q=14000米~3/時(shí),風(fēng)機(jī)全壓h=55～60毫米水

采用aml語言開發(fā)了一套微穿孔板吸聲體的聲學(xué)軟件。該軟件初始參數(shù)選擇靈活,分析結(jié)果直觀明了,為用戶提供操作簡(jiǎn)單的界面,從而進(jìn)一步提高微穿孔板設(shè)計(jì)效率和準(zhǔn)確性,并對(duì)工程應(yīng)用有一定的幫助。

提出在薄微穿孔板微孔中穿入銅纖維的結(jié)構(gòu),有效拓寬薄微穿孔板的吸聲頻帶,提高吸聲系數(shù),使微穿孔板吸聲性能在中低頻得到很大的提高。研究結(jié)果表明,樣品直徑為100mm,29mm,穿孔直徑為1mm,厚度2mm,穿孔率為3%的微穿孔板,穿入銅纖維的直徑為0.13mm,穿入銅纖維為3和4根時(shí),在100hz~1600hz內(nèi),共振吸聲系數(shù)α0達(dá)0.99;穿入7至9根時(shí),吸聲頻帶可拓寬1000hz以上;隨著穿入纖維數(shù)量的增加,吸聲頻帶顯著向低頻移動(dòng),當(dāng)穿入11根時(shí),移動(dòng)幅值為464hz。

微穿孔板共振吸聲結(jié)構(gòu)在噪聲控制上有著優(yōu)異的表現(xiàn),受到廣大科研人員的關(guān)注。筆者介紹了近年來與微穿孔板共振吸聲結(jié)構(gòu)相關(guān)的理論研究,包括微穿孔吸聲結(jié)構(gòu)的吸聲特性以及吸聲帶寬的理論極限;探討了微穿孔板和超微孔板的制造技術(shù)及這些技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn);分析了組合微穿孔結(jié)構(gòu)的相關(guān)理論計(jì)算及試驗(yàn)仿真。在總結(jié)前人研究成果的基礎(chǔ)上,指出了微穿孔板共振吸聲結(jié)構(gòu)在理論研究和實(shí)際應(yīng)用中存在的問題,并對(duì)該研究領(lǐng)域的發(fā)展趨勢(shì)做了展望。

對(duì)穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)的聲學(xué)特性進(jìn)行了理論分析與計(jì)算。討論了穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)的共振吸聲原理,基于對(duì)穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)聲阻抗的討論,分析了穿孔率、空腔深度、板厚、孔徑等參數(shù)對(duì)吸聲性能的影響,為穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)的工程應(yīng)用提供了依據(jù)。針對(duì)某工程機(jī)械風(fēng)冷系統(tǒng)噪聲突出這一現(xiàn)象,專門為風(fēng)冷系統(tǒng)設(shè)計(jì)了穿孔板吸聲結(jié)構(gòu),大幅度降低了該機(jī)風(fēng)冷系統(tǒng)的噪聲,也使該機(jī)的駕駛環(huán)境噪聲得到了有效控制。

提出用微穿孔板進(jìn)行主動(dòng)吸聲的方法。用微穿孔板作為主動(dòng)吸聲的材料,檢測(cè)出入射聲波的頻率,得到微穿孔板的共振頻率,從而得到微穿孔板背后空腔的深度,移動(dòng)微穿孔板背后的剛性壁以滿足空腔深度的要求,使得吸聲系數(shù)達(dá)到最大,從而達(dá)到主動(dòng)吸聲的目的。最后,進(jìn)行了數(shù)值計(jì)算與實(shí)驗(yàn),計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果能很較好的吻合,說明了該主動(dòng)吸聲方法的可行性。

簡(jiǎn)述了馬大猷教授的微穿孔板基本理論、微穿孔板吸聲體在擴(kuò)散聲場(chǎng)以及在高聲強(qiáng)環(huán)境下的理論要點(diǎn)。比較詳細(xì)地討論了30年來與馬大猷教授所提理論相對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果及應(yīng)用發(fā)展情況。基于馬大猷教授的基本理論,提出了一種新的相關(guān)衍生結(jié)構(gòu)——管束微穿孔板。對(duì)微穿孔板吸聲體的發(fā)展趨勢(shì)做了展望。表明:微穿孔板吸聲體將成為新世紀(jì)的綠色理想吸聲材料。

高聲強(qiáng)條件下穿孔板共振吸聲結(jié)構(gòu)的非線性聲學(xué)特性

傳統(tǒng)的聲電類比法在單層微穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)中的計(jì)算,得到廣泛應(yīng)用,但由于在雙層微穿孔板結(jié)構(gòu)中存在較大誤差,于是提出用傳遞矩陣法對(duì)微穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析。本文對(duì)比分析聲電類比法與傳遞矩陣法在微穿孔板結(jié)構(gòu)模型中的應(yīng)用,從而有效設(shè)計(jì)微穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案。

研究mems穿孔板微執(zhí)行器pull-in特性,分別推導(dǎo)忽略邊緣效應(yīng)模型和考慮邊緣效應(yīng)模型的穿孔板靜電微執(zhí)行器的pull-in機(jī)理,并結(jié)合ansys軟件有限元法計(jì)算同一器件的pull-in參數(shù),分析3種模型結(jié)果。得到:不考慮邊緣效應(yīng)影響時(shí),pullin參數(shù)誤差隨孔大小的減小而增大,隨著初始間距的增大而增大?？紤]邊緣效應(yīng)模型在一定的范圍內(nèi)具有良好的精度。

現(xiàn)有的聲電轉(zhuǎn)換研究中,多利用亥姆霍茲共鳴器對(duì)聲波的放大作用而將共鳴器作為系統(tǒng)中聲波的接收裝置,但共鳴器尺寸較小,接收的聲波有限。因此利用穿孔板,即等效的亥姆霍茲共鳴器陣列代替單個(gè)的亥姆霍茲共鳴器。以提高聲電轉(zhuǎn)換裝置吸收聲波的能量及輸出的電功率。利用類比方法研究聲電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的輸出特性。

在介紹馬大猷開創(chuàng)的微穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)理論的前提下,綜述了微穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)的理論發(fā)展、吸聲系數(shù)實(shí)驗(yàn)測(cè)量方法以及微穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)在實(shí)際工程領(lǐng)域的一些應(yīng)用。最后提出微穿孔板研究發(fā)展的方向。