[發(fā)明專利]一種帶直通穿孔消聲器管路的傳遞損失的計(jì)算方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 202210051531.8
• 申請日: 2022-01-17
• 公開（公告）號: CN114398690A
• 公開（公告）日: 2022-04-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉曉昂;鄭威君;王梓宇
• 申請（專利權(quán)）人: 河北工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G06F30/10
• 分類號: G06F30/10;G06F113/14;G06F119/08;G06F119/10
• 代理公司: 深圳泛航知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 44867
• 代理人: 鄧愛軍

1.一種帶直通穿孔消聲器管路的傳遞損失的計(jì)算方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)明確消聲結(jié)構(gòu)的基本組成和相關(guān)參數(shù)，消聲結(jié)構(gòu)的單個(gè)單元由直通穿孔管與擴(kuò)張腔組成，多個(gè)單元周期進(jìn)行排布，計(jì)算傳遞損失前需計(jì)算聲阻抗率Z和相對聲阻抗z_m；

(2)計(jì)算聲阻抗率Z，建立微穿孔板的理論模型，微穿孔板的聲阻抗率計(jì)算公式為：

其中，P為微穿孔板上的聲壓，V為聲波振動(dòng)速度，R為聲阻抗率實(shí)部，X為聲阻抗率虛部，j為復(fù)數(shù)單位；

聲阻抗率實(shí)部R的表達(dá)式為：

其中，μ為空氣的運(yùn)動(dòng)粘度系數(shù)，v為體溫度傳導(dǎo)系數(shù)，ρ為流體的密度，ε為微穿孔板的穿孔率即穿孔面積與穿孔板面積之比，t表示微穿孔板板厚，d_m表示微穿孔板的開孔直徑，k_r表示聲阻常數(shù)；

聲阻抗率虛部X的表達(dá)式為：

其中，ω為角頻率，k_m表示聲質(zhì)量常數(shù)；

聲阻常數(shù)k_r和聲質(zhì)量常數(shù)k_m分別是：

式中，K為微穿孔板常數(shù)；

(3)計(jì)算相對聲阻抗率z_m，主要研究微穿孔板的結(jié)構(gòu)優(yōu)化問題，將體溫度傳導(dǎo)系數(shù)ν忽略，同時(shí)將聲阻抗率進(jìn)行換算得：

微穿孔板相對聲阻：

微穿孔板相對聲抗：

式中，c為聲速；

根據(jù)公式：

z_m＝r_m+jx_m

計(jì)算穿孔段的相對聲阻抗z_m，式中：j為復(fù)數(shù)單位；

(4)輸入消聲器的擴(kuò)張腔初始設(shè)計(jì)值(直通管直徑d、擴(kuò)張腔直徑D、擴(kuò)張腔長度L、內(nèi)插長度L_a)，建立聲波的質(zhì)量方程和動(dòng)量方程：

a₁＝k²-a₂a₄＝k²-a₃

式中ρ為空氣密度，[M₁]為聲波的質(zhì)量矩陣，k＝ω/c為波數(shù)，ω為角頻率，j為復(fù)數(shù)單位，d為穿孔管的直徑，D為擴(kuò)張腔的直徑，定義擴(kuò)張腔直徑D與穿孔管直徑d的比值即D/d為擴(kuò)張比，z_m為管路結(jié)構(gòu)中穿孔的相對聲阻抗率，

(5)求解上述方程，得到消聲器首段和末端的聲壓與質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)關(guān)系：

[E]＝diag(exp(-ξ_i(L-L_a)),i＝1,2,3,4

[R]為[E]的特征向量矩陣，為[E]的特征值；

(6)將消聲器的邊界條件：

帶入聲壓與質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的關(guān)系式中，求解出傳遞矩陣T和傳遞損失T_L為：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶直通穿孔消聲器管路的傳遞損失的計(jì)算方法，其特征在于：所述步驟(1)帶直通穿孔的消聲器管路結(jié)構(gòu)，通過直通管的穿孔內(nèi)空氣共振和擴(kuò)張腔控制聲阻抗來實(shí)現(xiàn)降噪。消聲結(jié)構(gòu)的單個(gè)單元由直通穿孔管與擴(kuò)張腔組成，多個(gè)單元是周期排布的。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶直通穿孔消聲器管路的傳遞損失的計(jì)算方法，其特征在于：所述步驟(2)微穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)是由一塊存在大量微孔的板及板后空腔組成，微穿孔板吸聲體可以看作由多個(gè)亥姆霍茲共鳴器并聯(lián)組成的吸聲體，其原理是利用共振來抵消掉噪聲的能量。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶直通穿孔消聲器管路的傳遞損失的計(jì)算方法，其特征在于：所述步驟(3)計(jì)算相對聲阻抗率z_m，由于主要研究微穿孔板的結(jié)構(gòu)優(yōu)化問題，所以將體溫度傳導(dǎo)系數(shù)ν忽略，同時(shí)將聲阻抗率進(jìn)行換算得到微穿孔板相對聲阻和微穿孔板相對聲抗。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶直通穿孔消聲器管路的傳遞損失的計(jì)算方法，其特征在于：所述步驟(4)輸入消聲器的擴(kuò)張腔初始設(shè)計(jì)值，假設(shè)聲波在穿孔管和膨脹腔內(nèi)傳播過程為絕熱過程，則可建立聲波的質(zhì)量方程和動(dòng)量方程。