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学术前沿 | 锥形接头侧出口消声器传递损失灵敏度分析

COMSOL 多物理场仿真技术  · 公众号  ·  · 2024-06-21 21:51

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在空调压缩机和管道系统中,消声器在降低噪声和振动传递方面起着至关重要的作用。为了配合各种设备的接口,通常采用锥形接头将消声器与管道系统连接起来。锥形节理侧出口消声器结构参数多、耦合关系复杂,给设计带来了很大的挑战。本文采用传递矩阵分析法,对锥形接头和侧出口消声器的四杆参数进行了分析。建立了带有锥形接头的侧出口消声器的传播损失模型。为评估传输损耗的灵敏度,采用Sobol方法进行全局灵敏度分析,确定各参数的一阶灵敏度、二阶灵敏度和总灵敏度。研究表明,关节两端开口半径(r1和r2)的总灵敏度主要为一阶灵敏度,且出口位置与频率(L2和f)之间存在较强的耦合关系。分析了开口尺寸和锥形接头长度对系统传输损耗模型的影响。在中低频段,节理开度和长度越小,对应的传输损耗越大。利用阻抗试管装置对锥形接头侧出口消声器的传播损失模型进行了实验测试,并与理论模型计算结果进行了比较。理论结果与实验结果吻合较好,总体误差仅为2.6%

在理论分析的基础上,研究了锥形接头侧出口消声器的降噪机理。采用Sobol方法对消声器参数进行了灵敏度分析。定量分析了锥形接头开口尺寸和长度对系统传输损耗的影响,并通过实验验证了结果。结论可归纳如下。

1)建立了基于传递矩阵法的带锥形接头侧出口消声器传递损失预测理论模型。采用Sobol方法进行敏感性分析,得到各参数的敏感度排序为:r2、r1、f、L、L2、L01、L1、S、L02。r1和r2的一阶灵敏度高于全阶灵敏度。

2)在二阶灵敏度中,L2和f之间存在较强的耦合。在L2坐标上,一阶灵敏度对全阶灵敏度的影响较小(0.16%),而二阶灵敏度的影响较大(58.6%)。L1的一阶灵敏度对全阶灵敏度的影响较小(0.3%),而二阶灵敏度的影响较大(20.8%)。S的一阶和二阶灵敏度对全阶灵敏度都有重要贡献。f的二阶灵敏度也有显著影响。

3)锥形接头开口大小和长度对系统传输损耗均有影响。在150 Hz ~ 2600 Hz的频率范围内,端径较大的10 mm锥形节头的传输损耗峰值最大,50 mm的锥形节头长度对应的传输损耗峰值最大。

4)锥形接头侧出口消声器的传递损失实验结果与实验结果吻合较好,总体误差仅为2.6%。这证实了所提模型的准确性,为进一步研究消声器内复杂传递损失的影响机制提供了有益的支持。


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