扩张室水消声器实验分析

　　管路噪声是舰船噪声的一个重要组成部分，管路噪声来源于管系结构振动噪声和流体噪声两部分。目前，对于结构振动噪声已有一些比较成熟的措施可以进行控制，而对于流噪声的控制可以讲还处于刚刚起步的状态。流噪声有其重大危害：

　　1)系统中的压力脉动影响系统中的工作质量，破坏机构的工作精度，高的压力脉动甚至会使管道在很短的时间内疲劳破裂，产生严重后果。

　　2)压力脉动会直接导致管道的应力脉动和机械振动，在脉动频率(主要频率)与管道系统的固有频率相近时，将引起管路系统的谐振。对系统振动噪声的控制一般从噪声源与噪声传播途径两方面进行。具体到水管路系统的流噪声，它的控制也应从噪声源和传播途径着手，设法降低源振动或源噪声应放在首位，然而目前的技术水平和条件决定了大多数机器设备产生的流噪声仍然超过某种标准，必须在其传播途径上采取适当的控制措施，进行阻隔、衰减等。而对传播途径应做的工作则是设法改变各部件乃至整个系统的阻抗特性，从而达到控制的目的。流噪声以管路内流动着的流体的压力脉动等形式传播出去。要想减少管路系统流噪声就要设法对管路中的压力脉动进行控制，可在管路内使用消声器。

　　1扩张室消声器的吸声原理

　　扩张室消声器消声原理主要有两条：一是利用管道的截面突变(即声抗的变化)使沿管道传播的声波向声源方向反射回去;二是利用扩张室和内插管的长度，使向前传播的波遇到管子不同界面反射的声波差一个180°的相位，使二者振幅相等、相位相反，相互干涉，从而达到最理想的消声效果。最典型的单节扩张室消声器简图如图1所示，消声器的消声量可表示为

　　式中：Lπ/dB为消声量;m为扩张比，;l/m为扩张室消声器的长度;k为波数。

　　当sin²kl=1,扩张室的消声量LTL达最大值;当sin²kl=1时，则扩张室的消声量LTL=0，即不起消声作用。

　　由式(1)可以看出，消声量大小由扩张比m决定，消声频率特性由扩张部分的长度l决定，当1增大时，消声器的最大消声量向低频移动，因为sinkl为周期函数，可见消声量也是随频率作周期性变化。扩张室消声器存在高频声波窄束传播使扩张室失效的情形，因此扩张室消声器的消声频率有一上限，这一上限频率可由截面直径决定。用下式计算：

　　式中：fd/Hz为下限频率;c/m.s^-1为声速;V/m³为扩张室的容积;s²/m²为扩张室的截面积;l/m为扩张室的长度扩张式消声器的消声特性是周期性变化的，即某些频率的声波能够无衰减地通过消声器。由于噪声的频率范围一般较宽，如果消声器只能消除某些频率成分，而让其它某些频率成分顺利通过，这显然是不利的。为了克服扩张室消声器这一缺点，必须对扩张室消声器性能进行改善处理。