消音器计算方案-凯发官方

计算并设计一消声器，

用于频率为

100hz

的发动机排气消声器，

消声量不小

于

30db

，需选定已知内壁管壁厚，开孔个数，每个孔直径，扩张室直径，

排气管道直径为

5cm

，用三维软件画出设计图。

消声器类型

消声原理

主要应用

阻性消声器

(

中高频

)

多孔性吸声材料的吸收

风机、

通风空调、

燃气轮机

等设备的进、排气噪声

抗性消声器

(

低频好

)

管道阻抗变化所产生的声反

射和耗损

空压机的进气噪声、内燃

机、汽车的排气噪声等

阻抗复合型消

声器

联合阻性消声器和抗性消声

器的消声机理

采用阻性消声器、

抗性消声

器的场所

扩散消声器

改变喷注结构、

降低喷口的压

力和流速

高温、

高压、

高速气流等高

声强噪音

噪声按声音的频率可分为：

＜

400hz

的低频噪声

、

400

～

1000hz

的中频

噪声及＞

1000hz

的高频噪声。根据设计要求及各种消声器的适用范围，

选

用抗性消声器进行设计改进

。

抗性消声器

消声原理：

通过控制声抗的大小来进行消声的。

与阻性消声器不同，

它

不使用吸声材料而是在管道上接截面积突变的管段或旁接共振腔，

声波在管

道截面的突然扩张

(

或收缩

)

，

造成通道内声阻抗突变，

使声波传播方向发生

改变，

某些频率的声波在声阻抗突变的界面发生反射、

干涉等现象，

从而在

消声器的外测，达到了消声的目的。

消声的频率特性：具有中、低频消声性能。

适用范围：消除空压机、内燃机、汽车排气噪声（气体流速较高气速的

情况）

抗性消声器具有的特点：

（

1

）不需要使用多孔吸声材料

（

2

）耐高温、抗潮

（

3

）流速较大，洁净

（

4

）对低频、窄带噪声有较好的效果。

常用抗性消声器的类型：

（

1

）扩张室式消声器

（

2

）共振腔消声器

（

3

）干涉式消声器

按共振腔消声器进行设计

：

（

1

）倍频带消声量不小于

30db

，由式：

)

20

1

(

lg

10

2

k

l







)

20

1

(

lg

10

30

2

k





查表

不同频带下的消声量△l 与

k

值的关系

频带

类别

0.2 

0.4 

0.6 

0.8 

1.0  

1.5 

2 

3 

4 

5 

6 

8 

10 

15 

倍频

带

1.1 

1.2 

2.4 

3.6 

4.8 

7.5 

9.5 

12.8 

15.2 

17 

18.6 

20 

23 

27 

1/3

倍

频带

2.5 

6.2 

9.0  

11.2 

13.0  

16.4 

19 

22.6 

25.1 

27 

28.5 

31 

33 

36.5 

得，

k

≈

8 

（

2

）由

ks

f

v

2

2

c

0





π

有：

2

4

2

2

2

m

10

6

.

19

cm

6

.

19

5

4

4















π

π

d

s

3

2

-

3

4

m

10

7

.

1

cm

10

7

.

1

6

.

19

8

2

100

2

34000





















v

（

3

）设计一个与管道同心圆形的共振腔消声器，其内径为

5cm

，外径

为

20cm

，共振腔所需长度为：

cm

7

.

57

5

-

20

4

17000

)

(

4

2

2

2

1

2

2









）

（





d

d

v

l

取

l=58cm 

m

10

8

.

5

cm

8

.

5

17000

)

34000

100

2

(

)

2

(

2

2

2

0





















v

c

πf

g

选用管壁厚度

t=0.2cm,

孔径

d=0.6cm,

则由式

d

t

ns

g

8

.

0

0





，求得开孔个

数：

个

14

6

.

0

4

)

6

.

0

8

.

0

2

.

0

(

8

.

5

)

8

.

0

(

2

0



















s

d

t

g

n

由上述计算结果，

可设计共振腔消声器长为

580mm

，

外腔直径为

200mm,

腔的内径为

50mm

，管壁厚

2mm

，在气流通道的共振腔中部均匀排列开

14

个

孔，孔径为

6mm

。

（

4

）验算共振腔消声器的有关声学特性

z

0

h

100

17000

8

.

5

2

34000

2











v

g

c

f

z

h

2074

20

34000

22

.

1

c

22

.

1









d

f

上

由题意得，中心频率为

100hz

的倍频带包括

89.8~112hz

，不会出现高

频失效问题。

共振频率的波长：

cm

113

3

340

3

cm

340

100

34000

c

0

0

0















f

上述设计的共振腔的长、宽、腔深尺寸都小于共振频率波长的

1/3

，故

该设计方案可用。

孔

心

距

应

大

于

孔

径

的

5

倍

，

设

计

中

取

孔

距

为

40mm

。

穿

孔

范

围

246mm<

mm

283

12

0





。