宽频带阻抗复合消声器的设计和应用

　　1　引　言

　　消声器的型式很多,一般阻抗复合消声器的消声频带不宽,且低频消声量又不足;共振消声器的消声量大,但频带较窄,应用于宽带低频消声较困难。风机噪声强烈,且频带宽。同时,必须保证进风口有效面积,因此进风口消声器的设计在满足有效进风面积的前提下,尽量提高消声量。关键是解决宽频带的低频消声量。

　　2　理　论

　　共振吸声结构的共振频率为[1]:

式中:LK=t+0.8d;c为声速,一般取3400cm/s;S为颈口面积;V为空腔体积(cm³);t为颈的深度,即板厚(cm);d为圆孔直径(cm)共振腔在共振频率的吸声量为:

式中:ρ0为空气密度(kg/m³);c为声速(m/s);Ra为粘滞声阻;Rr为颈口向自由空间的辐射声阻颈口辐射近似地看作只向半空间辐射的点声源,理论给出:

　　由dA/du=0,解得u=1,则共振器与媒质阻抗相匹配时,共振吸声量极大值为:

　　3　宽频带阻抗复合消声器的设计

　　3.1　从工程使用观点看获得不同f0的方法

　　低频风机噪声具有丰富的低频分量,要求消声结构具有多种f0才能获得较大的吸声量,由(3)式可见要获得最大的吸声量,对于特定的管口半径,其Rr是固定的,只有通过λ0的变化才能使u1,这也要f0能发生多种变化,使Ra=Rr。在工程设计中刻意修正Ra是做不到的。我们只能采用穿孔板消声结构才有可能适当改变设计参数,达到产生多种f0的目的。

　　由(1)式,对穿孔板共振结构,其共振频率为:

　　c为声速(cm/s);P为穿孔率(%);le为穿孔板厚度(cm);D为板后空气层厚度(cm)

　　在工程设计上,穿孔板的厚度le不可能连续变化,穿孔率P的变化也是有一定限制的,而D的变化就比较方便[2]。

　　3.2　对f0=31.5Hz和f0=63Hz共振结构的设计

　　穿孔板孔间距B=18×10^-2m,孔按三角形排列,穿孔率P为:

　　吸声材料由容重为15Kg/m³的超细玻璃棉和玻璃纤维布缝制成棉袋,并以强力胶粘在钢板上,吸声材料有两个作用:其一:玻璃棉对进入共振腔的中、高频声波有吸声作用;其二:吸声材料的厚度在20mm~43mm之间起伏不平安装,则腔深D也发生起伏变化,这就可能在31.5Hz和63Hz频带之间形成丰富的共振频率使低频消声频带拓宽。

　　3.3　对f0=125Hz和f0=250Hz共振结构的设计

　　穿孔板孔间距B为0.11m,采用三角形排列,穿孔率P=3×10^-4,有效颈长le=3.57×10^-3m,由(7)式得,f0=125Hz时,D=0.016m,f0=250Hz时,D=0.004m。当吸声材料的厚度控制在24mm~36mm之间,腔深D也发生起伏变化,共振吸声结构就可以兼顾125Hz和250Hz两个倍频带了。