阻性消聲器消聲原理和消聲值的估算方法
阻性消聲器的消聲原理是利用聲阻進行消聲的。在計算消聲量時,主要考慮聲阻對聲波的作用,而忽略聲抗的影響。阻性消聲器一般是利用多孔吸聲材料來制作,當聲波通過敷設(shè)有吸聲材料的管道時,聲波將激發(fā)多孔材料中眾多小孔內(nèi)空氣分子的振動,由于阻力和黏滯力的作用,使一部分聲能轉(zhuǎn)換為熱能耗散掉,從而達到消聲目的。
阻性消聲器的中、高頻消聲性能較好,而低頻效果較差。適當?shù)卦黾游暡牧系暮穸群腿葜?,選用較低穿孔率的護面結(jié)構(gòu),也能改善低頻的消聲性能,使之具有寬頻帶的消聲效果。
直管式消聲器是阻性消聲器中應用較廣的,消聲量的計算公式很多,實際中,由于吸聲材料的吸聲系數(shù)比較容易測得,常借助吸聲系數(shù)對消聲量進行近似計算。計算公式主要有兩個:一個是賽賓公式,一個是彼洛夫公式。這兩個公式都是在沒有氣流的條件下,根據(jù)聲波的管道中的傳播,并結(jié)合一定的實踐推導出來的半經(jīng)驗公式。在低、中頻時,計算值與測值符合較好,在高頻時,往往計算值高于實測值。
(1)賽賓(Sabine)公式
式中: —消聲器通道斷面周長,m; —消聲器有效長度,m; —消聲器通道橫截面積, ; —吸聲材料無規(guī)入射平均吸聲系數(shù)。
當管道形狀是圓形或長短邊之比小于2的矩形時,吸聲系數(shù) 在0.2~0.4范圍內(nèi),上式的計算誤差小于10%,非上述情況,計算值要大于實測值。
一般資料所給的吸聲系數(shù)均指垂直入射吸聲系數(shù) ,應先由 確定 ,再計算消聲量。
(2)彼洛夫(BeJIoB)公式:
式中: —消聲器通道斷面周長,m; —消聲器有效長度,m; —消聲器通道橫截面積, ; —和法向吸聲系數(shù) 有關(guān)的消聲系數(shù),其關(guān)系如下:
在阻性消聲量的計算中,更多地采用彼洛夫公式。阻性消聲器的消聲量,首先同吸聲材料的聲學性能有關(guān),材料的吸聲性能越好,消聲量就越大。同時還與消聲器的尺寸有關(guān),消聲量正比于消聲器的長度與截面周長,與橫截面積成反比。在設(shè)計消聲器時,盡可能選用吸聲性能好的多孔材料,要詳細計算通道有關(guān)幾何尺寸。對于同樣截面的通道,可因其幾何形狀的不同,而有不同的P/S值。因此,在確定通道截面的幾何形狀時,應盡量選擇P/S比值較大的幾何形狀。