二维解析法计算结果具有非常高的精度,本节基于二维解析法分析单边插入管和双边插入管消声器声学特性的区别。插入管消声器结构仍考虑如图6-24所示,首先假设消声器长度L=200mm,腔体直径D=90mm,内管直径d=45mm,图6-25对比了在相同消声器长度和腔体直径情况下单边插入管与双边插入管消声器的传递损失区别。
可以看出,双边插入管消声器传递损失基本上是进口插入管消声器和出口插入管消声器传递损失的叠加。这是由于,对于有较长腔体的消声器来说,其膨胀腔的传递损失体现在图6-25中的较小的拱形上,而插入管的引入则是额外提升了对应长度四分之一波长管消声频率上的传递损失,并且进口插入和出口插入基本是没有影响的。所以在长腔插入管消声器的设计过程中,应考虑双边均添加插入管,可以在相同的消声体积下得到更好的声学特性。
图6-25 腔体长度L=200mm时单边插入管和双边插入管消声器对比
然而,对于涡轮增压进气系统来说,其所需要的多腔消声器体积较小,那么其中的插入管单元的腔体长度则同样会更小,所以,需要针对腔体长度较短的情况,分析单边插入管和双边插入管消声器的区别,这里假设该插入管消声器单元的腔体长度L=30mm,腔体直径D=90mm,内管直径d=45mm。根据4.1.1节中所述,这种类型的消声器属于声学短腔型,其主要消声性能来源于激发腔体的径向模态。
图6-26为不同进出口插入管长度的消声器传递损失对比,很显然,当消声器腔体较短时,双边插入管的传递损失并不是各个单边插入管传递损失的叠加。在0~5000Hz内,每个短腔插入管消声器均只有一个峰值,此时的峰值频率受插入管长度的影响。此外可以从图6-26中看出,实线代表的双边插入管的传递损失可以由一个插入管长度略大的单边插入管来实现。这表明了,对于应用于涡轮增压进气系统的短腔插入管消声器设计来说,综合考虑声学性能和制造复杂度,适合采用单边插入管而不是双边插入管消声器。
短腔插入管消声器的传递损失峰值频率受插入管长度的影响,同样考虑消声器腔体长度为30mm,由图6-27可知,随着插入管长度增加,传递损失峰值频率会明显向低频移动。在含有短腔膨胀腔型消声器设计过程中,可以通过改变插入管的长度来调节消声频带范围。
图6-26 腔体长度L=30mm时单边插入管和双边插入管消声器对比
图6-27 腔体长度L=30mm时单边插入管消声器传递损失
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