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阻性消聲器上限失效頻率及其控制

阻性消聲器的氣流通道截面不宜過(guò)大，對(duì)于一定截面積的氣流通道，當(dāng)入射聲波頻率高至一定限度時(shí)，相應(yīng)的聲波波長(zhǎng)與氣流通道寬度(或直徑)相比較短，聲波將以窄束形式沿通道傳播，不與或很少與吸聲飾面作用，導(dǎo)致了消聲器的消聲量明顯降低。圖5-2-44是氣流通道間距為400mm時(shí)，不同長(zhǎng)度的消聲器的消聲頻率特性。從圖上可以看出，在2000Hz以上的高頻區(qū)域，盡管其他參數(shù)沒(méi)變，材料的吸聲系數(shù)還增加，但消聲量已有明顯下降。我們把產(chǎn)生這一現(xiàn)象所對(duì)應(yīng)的頻率定義為上限失效頻率，也稱之為高頻失效頻率。

在進(jìn)行消聲器的設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)于小流量的細(xì)管道，可采用直管式消聲器。但當(dāng)流量較大時(shí)，通道面積也較大，相應(yīng)的上限失效頻率較低，導(dǎo)致了調(diào)頻區(qū)域消聲效果很差，其結(jié)果是消聲器總的消聲量也不會(huì)很高。在這種情況下，要想增加直管式消聲器的消聲量，只能設(shè)法增加吸聲飾面的表面積，也就是增大通道截面的周長(zhǎng)或者增加消聲器的長(zhǎng)度。當(dāng)然，從公式中也可以看出，減少通道的截面積也可以增加消聲量，但卻會(huì)由于流速的增加而引起加大阻力的損失。若要在比較寬的頻帶范圍內(nèi)獲得足夠大的消聲量，可以采用片式或蜂窩式消聲器結(jié)構(gòu)，把大的消聲器通道分成若干小的通道，每個(gè)通道的截面積小了，提高了上限失效頻率，同時(shí)增加了吸聲面的表面積而增大了消聲量。

片式消聲器的消聲量和通道的寬度有關(guān)，保證通流面積不變情況下，通道寬度越小，消聲量越大。

在通道寬度確定之后，片式消聲器的氣流通道高度和通道數(shù)目直接影響消聲器空氣動(dòng)力指標(biāo)的好壞。一般通道寬度可取100~250mm，吸聲層厚度可取50~100mm。

直角彎道消聲器就是利用在彎頭通道的內(nèi)壁襯貼吸聲材料，來(lái)達(dá)到提高中、高頻消聲目的。

二、共振腔消聲器的設(shè)計(jì)

在共振腔消聲器中，同軸式共振腔消聲器，即在氣流通道的一定位置上，局部打一定排列的孔與共振腔相連，使用最為廣泛。

按以下步驟進(jìn)行設(shè)計(jì)

(1)根據(jù)要消除的主要頻率和所要求的消聲值(倍頻程或1/3倍頻程)確定相應(yīng)的K值。

(2)確定K值后，按所確定的關(guān)系，求出共振腔的體積和傳導(dǎo)率。

(3)在容積和傳導(dǎo)率確定后，即可設(shè)計(jì)消聲器的具體幾何參數(shù)。對(duì)于確定的共振容積來(lái)說(shuō)，可以有多種不同的幾何形狀和尺寸;對(duì)于同樣的傳導(dǎo)率數(shù)值，也可以有多種孔徑、板厚、穿孔數(shù)的組合。

設(shè)計(jì)時(shí)的注意事項(xiàng)

①共振腔的尺寸應(yīng)小于共振頻率相應(yīng)波長(zhǎng)的1/3，以保證共振腔可以視為集中參數(shù)元件。

②穿孔位置應(yīng)集中共振腔的中部，所占范圍應(yīng)小于共振頻率波長(zhǎng)的1/12，穿孔不能過(guò)密或過(guò)稀，避免傳導(dǎo)率的降低及聲波的干涉。孔心距應(yīng)大于或等于孔徑的5倍。

共振腔消聲器的優(yōu)點(diǎn)是特別適用于低、中頻成分突出的噪聲，且消聲量也比較大，這恰恰是一般阻性消聲器的弱點(diǎn)。其缺點(diǎn)是消除噪聲的有效頻率范圍窄，如果要增加共振結(jié)構(gòu)的聲阻，可以適當(dāng)擴(kuò)展有效消聲頻率范圍。于在共振腔中增加一些較大的材料，如多孔吸聲材料，或在孔頸處貼薄而透聲的材料，如纖維布等。在實(shí)際工程中，也經(jīng)常采用多節(jié)共振腔串聯(lián)的方法，把兩個(gè)以上不同共振頻率的共振腔串接起來(lái)，可以有效地?cái)U(kuò)展消聲頻率范圍

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