專利名稱：一種可同時消除寬頻帶和窄頻帶噪聲的消聲器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及消聲器領(lǐng)域，尤其涉及一種可同時消除寬頻帶和窄頻帶噪聲的消聲器。
背景技術(shù)：
汽車作為工業(yè)產(chǎn)品領(lǐng)域重要的產(chǎn)品，占有很大的份額。然而，汽車進排系統(tǒng)噪聲嚴重影響人們的身心健康，因此，必須控制進排氣系統(tǒng)產(chǎn)生的噪聲。而安裝結(jié)構(gòu)合理的消聲器是控制進、排氣系統(tǒng)噪聲最有效的措施之一，目前大 中型柴油機基本實現(xiàn)了增壓，而且越來越多的汽油機實現(xiàn)了增壓。增壓發(fā)動機給汽車的噪聲與振動以及道路交通噪聲帶來了新問題。渦輪增壓器工作時會產(chǎn)生明顯的嘯叫聲，頻率范圍大約為1. 5 4KHz，而且頻段較寬，需要有效抑制該噪聲。目前，汽車上解決發(fā)動機進氣系統(tǒng)噪聲的措施主要包括布置擴張消聲器、赫姆霍茲消聲器和若干1/4波長管，但由于它們各自只能消除單一頻帶的噪聲，無法消除寬頻帶噪聲，而且受安裝位置的限制，不可能在滿足聲學性能的情況下，做到結(jié)構(gòu)緊湊?？紤]空間和環(huán)境等多項要求后，有必要用一個緊湊的消聲裝置來實現(xiàn)寬頻帶和窄頻帶消聲。目前消聲器的設(shè)計主要還是基于經(jīng)驗，缺乏完整的設(shè)計理論，設(shè)計周期長?，F(xiàn)行的數(shù)值計算方法求解消聲器內(nèi)部的聲場往往不能及時高效的反應出結(jié)構(gòu)參數(shù)變化對傳遞損失的影響，而且從前期建模準備到后期結(jié)果的處理，往往歷時較長。在理論算法方面，還沒有提出用于工程的操作簡單，執(zhí)行高效的算法。因此，有必要提出一種適合工程的，用于計算多腔穿孔類消聲器的傳遞損失的算法。本專利提出一種基于平面波理論和傳遞矩陣法的改進算法，它可以較精確的計算多個腔的傳遞損失，同時再結(jié)合運用非線性最小二乘法來尋找最優(yōu)解。靈活，方便，高效，可大大提高此類消聲器的設(shè)計效率。

發(fā)明內(nèi)容
為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供一種結(jié)構(gòu)緊湊，可同時消除寬頻帶和窄頻帶噪聲，結(jié)構(gòu)簡單的消聲器。本發(fā)明所述可同時消除寬頻帶和窄頻帶噪聲的消聲器，其包括一環(huán)形氣管，所述環(huán)形氣管的內(nèi)管為氣流主管，所述環(huán)形氣管的外管內(nèi)設(shè)置至少二個共振腔，所述氣流主管的管壁設(shè)置穿孔，每個共振腔通過至少一組所述穿孔與所述氣流主管連通；所述環(huán)形氣管的外管壁由同一直徑或由兩種及以上不同直徑管路串聯(lián)而成，用以增加消聲頻帶的寬度，實現(xiàn)寬頻帶和窄頻帶混合消聲；所述共振腔之間用隔板分隔。所述穿孔同組內(nèi)的孔徑相同。所述消聲器由對苯二甲酰己二胺(PA6T/66)制成。所述消聲器通過調(diào)整共振腔的寬度、直徑和數(shù)目以及穿孔的孔徑和數(shù)目可實現(xiàn)消除寬頻帶和窄頻帶噪聲。運用基于平面波理論和傳遞矩陣法的改進算法，計算共振腔的傳遞損失，并結(jié)合非線性最小二乘法尋找共振腔寬度、直徑、數(shù)目以及穿孔的孔徑和數(shù)目的較優(yōu)組合。所述共振腔的寬度從環(huán)形氣管一端到另一端由大到小或者由小到大順序布置。穿孔深度由所述環(huán)形氣管的壁厚決定，因此可通過調(diào)整壁厚來改變穿孔深度。優(yōu)選，所述消聲器的氣流主管直徑41. 6mm,氣流主管壁厚2. 8mm,共振腔為五個，共振腔寬度分別為10. 4mm> 13. 8mm> 18. 6mm> 15. 2mm> 15. 2mm,共振腔直徑分別為69mm、69mm、69mm、75mm、75mm,五個共振腔對應五組周向布置的孔徑、孔數(shù)相同的穿孔，每個共振腔對應的穿孔孔數(shù)分別為28個、28個、28個、20個、20個，孔徑分別為3mm、3mm、3mm、
2.5mm>2. 5mm n優(yōu)選，所述消聲器的氣流主管直徑41. 6mm,氣流主管壁厚2. 8mm,共振腔為五個，共振腔寬度分別為10. 5mm、13. 9mm、17. 2mm、9. 6mm、9. 6mm,共振腔直徑分別為69mm、69mm、69mm、75mm、75mm,五個共振腔對應五組周向布置的孔徑、孔數(shù)相同的穿孔,每個共振腔對應的穿孔孔數(shù)分別為28個、28個、28個、20個、20個，孔徑分別為3mm、3mm、2. 9mm、2mm、2mm0優(yōu)選，所述消聲器的氣流主管直徑41. 6mm,氣流主管壁厚2. 8mm,共振腔為五個，共振腔寬度分別為11. 6mm、13. 6mm、17. lmm、9. 6mm、9. 6mm,共振腔直徑分別為69mm、69mm、69mm、75mm、75mm,五個共振腔對應五組周向布置的孔徑、孔數(shù)相同的穿孔,每個共振腔對應的穿孔孔數(shù)分別為30個、28個、36個、20個、20個，孔徑分別為3mm、2. 6mm、2. 8mm、2mm、2mm0本發(fā)明所述可同時消除寬頻帶和窄頻帶噪聲的消聲器，其有益效果是(一)消聲器的主要結(jié)構(gòu)為一個環(huán)形的氣管，內(nèi)管為氣流主管，外觀上設(shè)置共振腔，通過調(diào)整環(huán)形共振腔的寬度、外管直徑和數(shù)目以及穿孔的孔徑和數(shù)目，基于平面波理論和傳遞矩陣法的改進算法，計算共振腔的傳遞損失，并結(jié)合非線性最小二乘法優(yōu)化出共振腔寬度、直徑、數(shù)目以及穿孔的孔徑和數(shù)目的較優(yōu)組合，可實現(xiàn)消除寬頻帶和窄頻帶噪聲的效果。環(huán)形氣管的外管壁由同一直徑或兩種及以上不同直徑管路串聯(lián)而成，用以增加消聲頻帶的寬度，實現(xiàn)寬頻帶和窄頻帶混合消聲。(二)、多個赫姆霍茲消聲器外形串聯(lián)并集成，結(jié)構(gòu)緊湊，占用空間少，在滿足消聲性能的前提下節(jié)省了空間。


此

所提供的圖片用來輔助對發(fā)明的進一步理解，構(gòu)成本申請的一部分，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當限定，在附圖中附圖1為本發(fā)明可同時消除寬頻帶和窄頻帶噪聲的消聲器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。附圖2為本發(fā)明可同時消除寬頻帶和窄頻帶噪聲的消聲器的外部結(jié)構(gòu)示意圖。附圖3為本發(fā)明未經(jīng)參數(shù)優(yōu)化的傳遞損失曲線。附圖4為本發(fā)明進氣系統(tǒng)降噪目標曲線。附圖5為本發(fā)明可同時消除寬頻帶和窄頻帶噪聲的消聲器的實施例1參數(shù)優(yōu)化后的傳遞損失曲線以及目標曲線。附圖6為本發(fā)明可同時消除寬頻帶和窄頻帶噪聲的消聲器的實施例2參數(shù)優(yōu)化后的傳遞損失曲線以及目標曲線。
附圖7為本發(fā)明可同時消除寬頻帶和窄頻帶噪聲的消聲器的實施例3參數(shù)優(yōu)化后的傳遞損失曲線以及目標曲線。附圖8為本發(fā)明可同時消除寬頻帶和窄頻帶噪聲的消聲器的算法流程圖。
具體實施例方式下面將以具體實施例來詳細說明本發(fā)明，在此本發(fā)明的示意性實施例以及說明用來解釋本發(fā)明，但并不作為對本發(fā)明的限定。如附圖1、2所示，本發(fā)明所述可同時消除寬頻帶和窄頻帶噪聲的消聲器，包括一環(huán)形氣管，所述環(huán)形氣管的內(nèi)管4為氣流主管，所述環(huán)形氣管的外管2內(nèi)設(shè)置至少二個環(huán)形共振腔3，所述氣流主管4的管壁上具有穿孔I，每個環(huán)形共振腔通過至少一組所述穿孔與
所述氣流主管4連通，若每個共振腔對應多組穿孔，則穿孔周向均勻布置在管壁四周。環(huán)形共振腔3之間用環(huán)形隔板5分隔開。所述環(huán)形氣管的外管壁由同一直徑或兩種及以上不同直徑管路串聯(lián)而成，用以增加消聲頻帶的寬度，實現(xiàn)寬頻帶和窄頻帶混合消聲。所述消聲器由對苯二甲酰己二胺(PA6T/66)制成。為了便于制造，共振腔的寬度從環(huán)形氣管一端到另一端由大到小或者由小到大順序布置。穿孔深度由所述環(huán)形氣管的壁厚決定，因此可通過調(diào)整壁厚來改變穿孔深度已達到不同的消聲效果。所述消聲器通過調(diào)整環(huán)形共振腔的寬度、直徑和數(shù)目以及穿孔的孔徑和數(shù)目可實現(xiàn)消除寬頻帶和窄頻帶噪聲。本發(fā)明基于平面波理論和傳遞矩陣法的改進算法可以較精確的計算多個腔的傳遞損失，運用非線性最小二乘法精確地尋找不同結(jié)構(gòu)參數(shù)組合的最優(yōu)解，本計算方法可以驗證已有結(jié)構(gòu)的傳遞損失，通過實時改變參數(shù)，可進行結(jié)構(gòu)不同設(shè)計參數(shù)對傳遞損失影響的靈敏度分析，方便設(shè)計調(diào)整，針對不同頻率段的窄帶，寬帶或者是窄帶和寬帶組合的消聲特性能，本計算方法能快速、精確地尋找不同結(jié)構(gòu)參數(shù)組合的最優(yōu)解?；谄矫娌ɡ碚摵蛡鬟f矩陣法的改進算法，計算共振腔的傳遞損失如下在穿孔管部分，穿孔管內(nèi)的聲壓和質(zhì)點振速分別為設(shè)為P1和U1，共振腔內(nèi)的聲壓和質(zhì)點振速分別為P2和U2，在簡諧波假設(shè)下，穿孔管內(nèi)和共振腔內(nèi)的聲波方程分別為
^A+iU2k +±)Tl+^A^)p —a—^LBlp =o(I)
釁,pjr , M M , 1 (池^1—^p =O
(V M-ll/為(tf-(/ A-o)hCX Al-l(if-l—(2)式中p 為穿孔管的穿孔聲阻抗，利用穿孔聲阻抗建立穿孔管內(nèi)和共振腔內(nèi)的聲壓關(guān)系Pcicd = (P1-P2)Auu為穿孔管內(nèi)的質(zhì)點振速，1 為波數(shù),M1, M2為穿孔管內(nèi)與共振腔內(nèi)的馬赫數(shù)。對公式⑴和⑵通過運算和化簡得到穿孔管兩端的傳遞矩陣
權(quán)利要求
1.一種可同時消除寬頻帶和窄頻帶噪聲的消聲器，其特征在于包括一環(huán)形氣管，所述環(huán)形氣管的內(nèi)管為氣流主管，所述環(huán)形氣管的外管內(nèi)設(shè)置至少二個共振腔，所述氣流主管的管壁設(shè)置穿孔，每個共振腔通過至少一組所述穿孔與所述氣流主管連通；所述環(huán)形氣管的外管壁由同一直徑或由兩種及以上不同直徑管路串聯(lián)而成，用以增加消聲頻帶的寬度，實現(xiàn)寬頻帶和窄頻帶混合消聲；所述共振腔之間用隔板分隔。
2.如權(quán)利要求1所述可同時消除寬頻帶和窄頻帶噪聲的消聲器，其特征在于所述穿孔同組內(nèi)的孔徑相同。
3.如權(quán)利要求1所述的可同時消除寬頻帶和窄頻帶噪聲的消聲器，其特征在于所述消聲器由對苯二甲酰己二胺制成。
4.如權(quán)利要求1或2所述的可同時消除寬頻帶和窄頻帶噪聲的消聲器，其特征在于通過調(diào)整共振腔的寬度、直徑和數(shù)目以及穿孔的孔徑和數(shù)目可實現(xiàn)消除寬頻帶和窄頻帶噪聲。
5.如權(quán)利要求1或4所述的可同時消除寬頻帶和窄頻帶噪聲的消聲器，其特征在于運用基于平面波理論和傳遞矩陣法的改進算法，計算共振腔的傳遞損失，并結(jié)合非線性最小二乘法優(yōu)化共振腔寬度、直徑、數(shù)目以及穿孔的孔徑和數(shù)目的較優(yōu)組合。
6.如權(quán)利要求1所述的可同時消除寬頻帶和窄頻帶噪聲的消聲器，其特征在于所述共振腔的寬度從環(huán)形氣管一端到另一端由大到小或者由小到大順序布置。
7.如權(quán)利要求1所述的可同時消除寬頻帶和窄頻帶噪聲的消聲器，其特征在于可通過調(diào)整氣流主管的壁厚來改變穿孔深度。
8.如權(quán)利要求1所述的可同時消除寬頻帶和窄頻帶噪聲的消聲器，其特征在于所述消聲器的氣流主管直徑41. 6mm,氣流主管壁厚2. 8mm,共振腔為五個，共振腔寬度分別為10.4mm、13. 8mm、18. 6mm、15. 2mm、15. 2mm,共振腔直徑分別為69mm、69mm、69mm、75mm、75mm，五個共振腔對應五組周向布置的孔徑、孔數(shù)相同的穿孔，每個共振腔對應的穿孔孔數(shù)分別為28 個、28 個、28 個、20 個、20 個，孔徑分別為3mm、3mm、3mm、2. 5mm,2. 5mm。
9.如權(quán)利要求1所述的可同時消除寬頻帶和窄頻帶噪聲的消聲器，其特征在于所述消聲器的氣流主管直徑41. 6mm,氣流主管壁厚2. 8mm,共振腔為五個，共振腔寬度分別為10.5mm、13. 9mm、17. 2mm、9. 6mm、9. 6mm,共振腔直徑分別為69mm、69mm、69mm、75mm、75mm,五個共振腔對應五組周向布置的孔徑、孔數(shù)相同的穿孔，每個共振腔對應的穿孔孔數(shù)分別為28 個、28 個、28 個、20 個、20 個，孔徑分別為3mm、3mm、2· 9mm、2mm、2mm。
10.如權(quán)利要求1所述的可同時消除寬頻帶和窄頻帶噪聲的消聲器，其特征在于所述消聲器的氣流主管直徑41. 6mm,氣流主管壁厚2. 8mm,共振腔為五個，共振腔寬度分別為.11.6mm> 13. 6mm> 17. lmm>9. 6mm>9. 6mm,共振月空直徑分別為69mm、69mm、69mm、75mm、75mm,五個共振腔對應五組周向布置的孔徑、孔數(shù)相同的穿孔，每個共振腔對應的穿孔孔數(shù)分別為·30 個、28 個、36 個、20 個、20 個,孔徑分別為3mm、2. 6mm、2. 8mm、2mm、2mm。
全文摘要
本發(fā)明涉及消聲器領(lǐng)域，具體提供一種可同時消除寬頻帶和窄頻帶噪聲的消聲器，其包括一環(huán)形氣管，所述環(huán)形氣管的內(nèi)管為氣流主管，所述環(huán)形氣管的外管內(nèi)設(shè)置至少二個共振腔，所述氣流主管的管壁設(shè)置穿孔，每個共振腔通過至少一組所述穿孔與所述氣流主管連通；所述環(huán)形氣管的外管壁由同一直徑或由兩種及以上不同直徑管路串聯(lián)而成，所述共振腔之間用隔板分隔。本發(fā)明通過調(diào)整環(huán)形共振腔的寬度、外管直徑和數(shù)目以及穿孔的孔徑和數(shù)目，結(jié)合非線性最小二乘法優(yōu)化出共振腔寬度、直徑、數(shù)目以及穿孔的孔徑和數(shù)目的較優(yōu)組合，可實現(xiàn)消除寬頻帶和窄頻帶噪聲的效果。且結(jié)構(gòu)緊湊，占用空間少，在滿足消聲性能的前提下節(jié)省了空間。
文檔編號F02M35/12GK102996302SQ20121028556
公開日2013年3月27日 申請日期2012年8月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月11日
發(fā)明者郭榮 申請人:郭榮