专栏名称: COMSOL 多物理场仿真技术
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学术前沿 | 不同深度平行排列腔体微穿孔消声器的声学特性

COMSOL 多物理场仿真技术  · 公众号  ·  · 2024-06-18 21:31

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通风系统产生的低频噪声通过管道传播到室内环境。在这项研究中,提出了一种新型微穿孔板(MPP)消声器,其空腔中没有多孔材料,径向背衬有不同深度的平行排列空腔(PCD)。基于双载荷法,通过数值模拟和实验评估了PCD-MPP消声器的声传输损失(TL)和声波辐射系数(SWRC)。然后通过数值模拟讨论了消声器参数对TL和SWRC的影响。最终提出了一种高性能宽带复合PCD-MPP消声器。结果表明,通过与实验结果的比较,数值模型可以准确预测PCD-MPP消声器的声学特性。数值结果表明,不同深度空腔发生的吸收共振耦合效应有助于宽带消声性能。当消声器长度增加时,TL、吸收率和反射率提高,而随着腔体深度的增加,TL和吸收率向较低频率移动。此外,复合PCD-MPP消声器的TL在700-1600 Hz频率范围内高于20 dB,最大TL为42.5 dB。目前的工作还突出了比其他类型的MPP消声器更高的TL和吸收率,并且可以通过调整穿孔参数和腔体深度来定制消声性能,这可以为无多孔材料的通风降噪提供有价值的参考

本文提出了一种径向支承PCD的MPP消声器。基于双载荷法,对PCD-MPP消声器的静水功率和静水功率进行了数值模拟和实验研究。综合分析了参数对消声器声学性能的影响,并通过与其他MPP消声器的比较,突出了该消声器的优点。最后,对由一个膨胀室和两个相同的PCD-MPP消声器组成的复合型PCD-MPP消声器的声学性能进行了评估。结果表明,PCD-MPP消声器产生TL的主要原因是消声器的高吸收特性,低频部分反射率的贡献较小。结果还表明,不同深度的空腔产生的吸收共振对宽带消声性能的贡献有耦合作用。随着消声器长度的增加,消声器的TL、吸收率和反射率都会提高。随着空腔深度的增加,TL峰和吸光度峰向低频方向移动,而空腔宽度对消声器的性能没有影响。此外,复合型PCD-MPP消声器在700-1600 Hz的频率范围内TL均高于20 dB,最大TL可达42.5 dB。

研究表明,PCD沿MPP导管径向布置的MPP消声器比其他类型的MPP消声器具有更好的消声性能,并且可以通过调整射孔参数和空腔深度来定制消声性能。量化空腔深度和PCD长度对谐振频率的影响,并进一步分析谐振频率与空腔数的非正相关关系,是一个有趣的研究方向。因此,可以根据噪声谱准确地设计出特定频带内具有高TL性能的PCD-MPP消声器。为了进一步改善更宽频段内的传输损耗,例如,可以考虑采用并行或与其他类型消声器复合的方式布置PCD-MPP消声器。此外,空腔宽度小、空腔数量大的PCD-MPP消声器在给定的MPP管道截面尺寸下,其复杂性和重量必然会增加。本文工作可为降噪工程提供有价值的参考。


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