[發明專利]一種小長徑比套筒式亥姆霍茲共振消音器及其消音方法

在審

• 申請號: 202011208086.9
• 申請日: 2020-11-03
• 公開（公告）號: CN112303033A
• 公開（公告）日: 2021-02-02
• 發明（設計）人: 溫華兵;馬正剛;李玉;渠浩;申華
• 申請（專利權）人: 江蘇科技大學
• 主分類號: F04D29/66
• 分類號: F04D29/66
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 徐澍

1.一種小長徑比套筒式亥姆霍茲共振消音器，包括兩端設有連接法蘭(7)的消音器外殼體(2)，其特征在于，所述消音器外殼體(2)內貫穿連接有穿孔管(3)，所述消音器外殼體(2)和穿孔管(3)之間設有間隙(8)形成環形密閉空腔；所述空腔內沿軸向通過隔板(4)分隔成若干個環形共振腔室；所述穿孔管(3)與環形共振腔室相對應的管壁上開設有若干消聲通孔(5)，所述長徑比為消音器外殼體(2)的長度與共振腔室外直徑之比值，取值為(1～2.7):1。

2.根據權利要求1所述的小長徑比套筒式亥姆霍茲共振消音器，其特征在于，所述消音器外殼體(2)和穿孔管(3)均為圓筒形，所述間隙(8)的寬度為消音器內直徑的7％～10％。

3.根據權利要求1所述的小長徑比套筒式亥姆霍茲共振消音器，其特征在于，所述共振腔室的個數根據所適配的高速葉輪機械運行工況個數確定，每個運行工況對應一個額定轉速，在額定轉速下會產生一個主要噪聲峰值點，運行工況個數一般為2～5個，共振腔室個數為2～5個。

4.根據權利要求1所述的小長徑比套筒式亥姆霍茲共振消音器，其特征在于，所述的消音通孔(5)的直徑大小相同，個數不同，消聲通孔(5)按正方形排列或三角形排列。

5.根據權利要求1所述的小長徑比套筒式亥姆霍茲共振消音器，其特征在于，各個所述共振腔室的共振頻率為葉輪機械各轉速工況下一階葉頻頻率，一階葉頻頻率由公式(1)計算得出，共振腔室的共振頻率設計為每個運行工況下的一階葉頻頻率值，

式中，n-旋轉機械轉速，z-葉片數。

6.根據權利要求4所述的小長徑比套筒式亥姆霍茲共振消音器，其特征在于，的消聲通孔(5)的直徑為2～8mm。

7.一種根據權利要求書1-6任一項所述的一種小長徑比套筒式亥姆霍茲共振消音器的消音方法，其特征在于，內容和步驟如下：

1)聲波從消音器進氣口(1)進入，進入消音器內部傳播；

2)消音器穿孔管上(3)的消聲通孔(5)中的空氣柱類似活塞，具有一定的聲質量，密閉空腔類似空氣彈簧，空氣在消聲通孔(5)中振動與通孔壁面存在著摩擦和阻尼作用，具有一定的聲阻；

3)當聲波到達第一個共振腔室對應的穿孔管(3)穿孔管管壁上時，穿孔管(3)管壁上的消聲通孔(5)，聲波在進入消聲通孔(5)時，聲阻抗發生突變，使一部分聲波由于反射進入穿孔管(3)內部流通區域，其他部分通過消聲通孔(5)進入密閉的共振腔室中，由于密閉腔室的摩擦阻尼而轉化為熱能而散失掉，剩下一小部分聲波通過消聲通孔進入穿孔管(3)內部流通區域繼續向前傳播，然后通過穿孔管(3)管壁上的消聲通孔(5)進入其他共振腔室中傳播，同樣地，一部分聲波通過穿孔管(3)管壁上的消聲通孔(5)進入各共振腔室中傳播，其余部分通過穿孔管(3)內部流通區域向前傳播，當聲波經過若干共振腔室后，大部分聲波能量被耗散，剩下的部分聲波繼續傳播至消音器出口；

4)共振腔消音器具有明確的選擇性，當聲波頻率與共振腔室的共振頻率f₀一致時，共振腔室就產生共振，共振腔組成的聲振系統的作用最顯著，聲波衰減最厲害，因此，共振腔消音器在共振頻率f₀及其附近有最大的消聲量，共振腔消音器只在一個狹窄的頻率范圍內才有較佳的消聲性能，它適合消除在某些頻率上帶有峰值的噪聲；

5)單節共振腔消音器的消聲頻帶較窄，對于寬頻噪聲的控制，可以將多個單節共振腔消音器串聯起來，使各個共振腔消音器的共振頻率f₀相互錯開，能在較寬的頻率范圍內獲得較大的消聲量。

8.根據權利要求7所述的小長徑比套筒式亥姆霍茲共振消音器的消音方法，其特征還在于，所述共振腔室的共振頻率f₀表示為：

其式中，c為聲速，式中，S₀為穿孔管(3)上單個消聲通孔截面積，V為密閉空腔容積，l₀為穿孔管(3)壁厚，d為穿孔管(3)上消聲通孔的直徑。