汽车消声器设计-张志红2012-6-29.ppt

共20页 re 汽车消声器设计 张志红 2012-06-29 北京绿创 一 、汽车噪声 1.1汽车噪声种类 发动机噪声、进气和排气系统、轮胎噪声、车体与空气的摩擦噪声、传动系统噪声等。 1.2 排气系统噪声原因和种类 主要是由于高压燃烧废气高速流动而形成。主要包括基频噪声、管道内的气柱共振噪声、涡流噪声、废气喷注和冲击噪声及紊流噪声等组成。 二、排气系统消声器概述 排气系统的作用： （1）废气处理 （2）降低噪声 消声器内部的结构越复杂，其消声性能就会越好，但是相应的动力损失和经济性损失就越大。所以，在设计消声器的时候要整体考虑，既要有好的消声性能，结构又不能过于复杂。 三 消声器的性能评价指标 1、声学性能 2、空气动力学性能 3、气流再生噪声性能 4、机械和材料方面的要求 5、工艺和外观特性 6、成本的要求 3.1 声学特性 （1）消声量 消声量是评价消声器声学性能的重要指标，一般用以下两个参数评价： （1）传递损失 （2）插入损失 传递损失：一般用来评价单个消声元件。只取决于消声元件的结构、介质的阻抗率和截面面积。与消声元件在一个系统中的位置没有关系。 传递损失的计算：消声器入射声功率级与透射的声功率级之差。 而插入损失与消声元件的位置有关系。 插入损失： （2）消声频率特性 3.2 空气动力性能的评价 1、压力损失： 压力损失产生的原因 根据压力损失的机理，可将压力损失产生的原因分为2类： （1）气流与消声器的管壁摩擦产生的压力损失。 （2）局部损失。 2、功率损失： 通常指的功率损失指：在发动机最大转速下的损失。功率损失与背压直接相关，可以通过实验得到。 四、消声器的理论 4.1 阻性消声器 4.2 抗性消声器 抗性消声器的特点 (1)扩张室消声器 （2）赫姆霍兹消声器 原理 : 利用共振吸声 ，当声波入射到共振腔口时，因为声阻抗的突然变化，一部分声能将反射回声源。同时在声波的作用下，孔径中的空气柱产生振动，振动时摩擦阻尼又使一部分声能转变为热能而耗散掉，仅有少量声能辐射出去，从而达到了消声的目的。 分类：旁支型和同轴型 共振消声器传递损失为： （3）阻性消声器 原理 利用声阻进行消声。一般是利用多孔吸声材料来制作阻性消声器，当声波通过敷设有吸声材料的管道时，声波将激发多孔吸声材料中众多小孔内空气分子的振动，由于摩擦阻力和粘滞力的作用，使得一部分声能转化为热能耗散掉，从而达到消声目的。 材料的密度与吸声系数 阻性消声器的传递损失: 赛宾公式： 彼洛夫公式： 消声器的高频失效 高频失效：高频不能很好的用平面波近似，方向性强，以窄声束的形式沿通道传播，很少或根本不与饰面接触，造成消声量急剧下降。 （3）阻抗复合式消声器 1. 在设计时,把上述的对应该消声元件进行有效地组合起来; 2. 在组合时,按照流场与声场不同的传递路径分别加以考虑,这样可在保证最大声传递损失时,使气流更通畅,减少排气背压; 3. 阻性消声器对中、高频噪声的消声效果好，而抗性消声器则适于消除低、中频噪声。将阻性、抗性两种结构的消声器复合起来使用获得宽频带的降噪效果。 4. 不同方式的组合，可设计出不同结构形式的阻抗复合消声器。一般情况下，是抗性部分放在前面(入口端)，阻性部分放在后面。 5. 其它因素考虑，如位置、容积、强度、刚度、排气、腐蚀等。 案例： 谢谢大家！ 上限失效频率: 式中： c — 声速，米/秒； D — 气流通道的截面直径，米。 * * 抗性消声器和阻性消声属于器被动消声器。 抗性消声器包括：扩张消声器和旁支管消声器。 旁支管消声器包括：四分之一波长管、二分之一波长管、赫尔姆兹消声器。 ΔL=10lg K= K值越大，则消声量越大， 应尽量选定较大的K值； 从上述公式可以看出， K值是同共振腔容积成正比。 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 频 率 (Hz) 吸 声 系 数 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 0 500 1000 1500 2000 材料的密度与吸声系数 材料的吸声系数 阻性消声器，吸声材料的密度越高，吸收系数就越大。 在吸声材料的密度相同，那么纤纬材料的直径越小，吸声系数越高。 材料的吸声系数可用驻波管或混响时间差测量得到。 * * *