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消声器设计模仿和噪声展望

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比年来,欧盟对路途车辆的噪声排放实行了更严厉的限定。在这些限定下,消声器设计者必需发明更无效的办法来开辟和评价设计的消声器的功能。为了完成这一目的,本文分享了一种展望消声器设计中内部噪声的新办法。

建模基于曩昔的消声器模子

一篇曩昔的文章经过列出COMSOLMultiphysics®软件中利用汽车消声器多少布局的例子表现了却构效应在纯声学模子中的影响,此中创建了纯压力声学消声器模子和多物理场模子,比力了两种模子的传输丧失展望值的影响。

图1。消声器模子包括在声学范畴,四周是完善的婚配层。

ag亚洲集团扩展了消声器模子的声学布局耦合,以评价消声器对四周情况的声学走漏。为了便于评价,ag亚洲集团增长了0的半径.35m,长度为1.4m围绕消声器的圆柱形声学域,位于消声器中心的中心(如图1所示)。厚度为50mm内部域层可以界说完善婚配层(perfectlymatchedlayer,简称PML),这种完善层代表非反射条件。

在COMSOLMultiphysics®模仿消声器设计

消声器的多少布局保存了前一项研讨的多少表面,在消声器的多少布局中使用的质料属性和界限条件也坚持稳定。因而,经过声学范畴的消声器的拉伸入口和出口管段的外表被模仿为硬声场界限,如下图所示。立体波辐射界限条件使用于管道的两头,1使用于消声器的入口外表Pa入射立体波。有关表示图,请拜见图2。

图2。表现消声器模子的界限条件。

声学域接纳20°C建模情况温度下氛围的声学特征。这些特征与消声器中氛围的声学特征分歧。

立体波辐射条件对一切输入压力波(小化反射)引入人工阻尼,因而复制了无界或无界“无穷”管道。在曩昔的研讨中,相反的网格尺寸设置被界说并使用于消声器的多少布局,并使用于消声器和研讨的声学范畴。PML用六个单位扫描整个地区的厚度。声-壳多物理场耦合的设置与之前的研讨类似。

传输消耗界说

传输消耗是权衡消声器功能的精良目标。在之前的研讨中,从消声器入口到出口的传输消耗TL界说为:

此中,Pin是消声器入口处的声功率,Pout消声器出口处的声功率。

关于以后模子,从消声器入口到目的消声器出口的传输丧失,以及从消声器入口到声学范畴界限的传输丧失关于评价十分紧张(图3表现了这些界限)。后者提供了一种评价消声器向四周情况声响走漏的办法。辐射功率经过内部物理外表(PML积分取得外部声强。

图3。消声器模子和声学范畴。图中表现了传输消耗盘算中包括的界限。

消声器传输丧失模仿后果的比力

现在的模子是针对10到750的Hz频率范畴和1mm谐波剖析的外壳厚度。下图4包括了传输消耗曲线(橙色点线和灰色虚线)和本研讨中盘算的传输消耗曲线(橙色实线)。

图4.壳厚为1mm从消声器入口到出口的传输消耗。

正如预期的那样,灰色虚线与橙色实线十分分歧,巨大的差别是预期的,这是由外壳两侧的氛围形成的。盘算后果是从消声器入口到消声器出口的传输丧失。这两个模子之间的区别是,本研讨的模子包括声学范畴。这标明,与四周氛围域的耦合实质上是单向的。消声器上的内部氛围负载不会明显影响传输消耗。假如内部声学范畴更硬或更重,它将对传输消耗发生更大的影响。图5表现了本研讨中盘算的两种传输消耗。

图5。从消声器入口到出口的传输消耗与从消声器入口到声学域界限的传输消耗举行比力。

值得留意的是,在10Hz在盘算频率下,从消声器入口到声学界限的传输消耗曲线(灰色实线)到达峰值,低于100Hz在频率范畴内持续坚持较高的传输消耗,这意味着在这个频率范畴内,走漏到四周地区的声响比盘算频率范畴的其他局部要少。

但从图5所示的橙色实线可以看出,消声器的功能在100以下Hz与盘算频率范畴的其他局部相比,传输消耗十分低。这标明,当声响经过消声器时,没有太多的衰减,也没有抵消声器外壳的过分鼓励,招致向四周地区的声响发射十分低。

灰色实线在172Hz和342Hz频率急剧倾斜,在之前的研讨中,这两个地位呈现了外壳特性形式。因而,在这两个频率下,更多的声响传输到四周地区,尤其是342Hz此中,灰色实线的传输消耗低于橙色实线的传输消耗。这实践上标明,更多的声响被发射到四周的声学范畴,而不是经过消声器出口。

386呈现了第三处灰色实线的分明降落Hz在之前的研讨中,这里呈现了声特性频率。值得留意的是,在386Hz上面,从消声器入口到消声器出口简直没有传输丧失。橙色曲线在y=在0轴左近倾斜,但灰色曲线在386Hz传输丧失仍高于342Hz传输消耗。这意味着386Hz谐振形式为谐振形式,氛围在消声器腔内来来回回振荡,不会抵消声器消声器外壳,也不会招致四周情况收回更多声响。

存眷两个降落地位的灰色实线(172)Hz处和386Hz为了更好地理解这两种特性形式怎样影响消声器辐射的声响,ag亚洲集团创立了一半的声学范畴(soundpressurelevel,简称SPL)等值面图,如下图6所示。

图6.盘算模子172Hz(左)和386Hz(右)下外表图和体积图。

172表现在左Hz在壳体形式下,消声器壳体的总位移和声学范畴SPL的等值面。172Hz消声器腔的两个短端呈现了的壳体位移,这招致了简直对称的z轴SPL散布。左边是声学范畴SPL等值面和386Hz谐振形式下消声器外部的氛围SPL图。从图中可以明白地看到,消声器中的氛围来来回回振荡,发生驻波。由于消声器的右端SPL较高,消声器内的驻波在z轴四周的声学地区发生不匀称的声响发射。

特性频率研讨仅指存在特性形式的频率。为了确定特定特性形式下布局的呼应,ag亚洲集团必要举行谐波剖析,以确定消声器中氛围在相干特性频率下的特性或声学形式与壳体形式之间的互相作用,从而天生传输消耗曲线。从消声器入口到消声器出口的传输消耗可以满意这一需求。别的,新界说的从消声器入口到声学地区界限的传输消耗使人们更深化地理解消声器的功能,经过展望走漏到四周氛围中的声响。

思索消声器设计中的声发射展望

本文将消声器模子耦合到四周的声学范畴,本文的研讨推进了前一篇文章中的研讨,并形貌了评价消声器功能的新数目,即从消声器入口到四周情况的传输丧失。这里形貌的新技能使消声器设计者可以更好地展望内部噪声的发生,从而满意强迫性噪声排放尺度。

请留意,除了复杂地改动外壳的厚度外,您还可以经过其他方法举行外壳强化剖析。另一种剖析外壳刚度的办法是经过模压改动外壳的拓扑布局,然后将模压后外壳的功能与加工前消声器多少布局的功能举行比力。