[发明专利]考虑截面声能量分布的管道降噪方法

说明书

本公开提供了一种考虑截面声能量分布的管道降噪方法，包括以下步骤：获取管道入射声波的频谱和模态信息，并针对该信息进行敷设在管道内壁面上的声衬设计；对声衬在高频段上的降噪效果进行评估，确定在管道内部布置附加吸声材料所针对的特定频率点及计算在此频率下的声学特性参数；根据所确定的特定频率点和声学特性参数，计算得到入射声波在敷设有声衬的管道截面上的声能量分布；选择适合布置在管道内部的附加吸声材料的结构类型，依据将其放置在声能量较为集中处这一准则，对布置在管道内部的附加吸声材料的结构设计参数进行初步设计；和综合优化布置在管道内部的附加吸声材料和敷设在管道内壁面上的声衬的设计参数，得到最终的管道降噪方案。

技术领域

本公开涉及管道降噪技术领域，尤其涉及一种考虑截面声能量分布的管道降噪方法。

背景技术

现代社会对噪声控制问题越来越关心，在行业、国家乃至国际层面上都对一些人们经常接触或噪声量巨大的工业产品，例如空调系统、汽车发动机、航空发动机等，制定了越来越严格的噪声释放标准。这些工业产品的噪声源很多都存在于管道中，因此在管道上进行声学处理以降低噪声是一种非常有效且普遍采取的途径。在管道噪声控制中，传统的技术手段是通过在管道内壁面上安装声衬来使得管道中的声波沿着轴向传播方向衰减。这种传统的降噪手段的降噪效果随着管道亥姆霍兹数(声波波数k与管道半径尺寸R的乘积)的增加和声波模态数的降低而变差。这种高频、低模态的噪声称为高可传播噪声。当噪声源具有较多的高可传播噪声成分时，在管道内壁面上安装声衬的传统降噪技术手段的降噪作用就显得不足。在截面尺寸比较小的管道中，这个问题出现在非常高的频率段。在截面尺寸比较大的管道中，在中频和高频段都可能遇到这个问题。

为了解决上述的管道壁面声衬在面对高频、低模态的高可传播噪声时降噪量不足的问题，在截面尺寸比较小的管道，例如空调管路、汽车发动机排气管等中，有应用在管道内部布置穿孔板等附加吸声材料来提高消声量的尝试，但是这种设计很多的是出于经验，缺乏物理认识和理论指导。在截面尺寸比较大的管道，例如民用航空发动机进、出口外涵道中，目前还是停留在在壁面上尝试各种各样的声衬结构来期望获得较大降噪量的阶段，但是在工程上也发现对于这样一些高频、低模态的高可传播噪声，无论何种声衬结构都难以实现有效降噪。

因此，由于目前的管道噪声设计对高频、低模态的高可传播噪声的降噪特点认识不足，从而对在管道内部布置附加吸声材料的必要性的认识也不够，即使在截面尺寸比较小的管道有过有效的工程尝试，但是也缺乏理论指导。

发明内容

针对在管道内壁面上安装声衬的传统降噪技术手段无法有效地降低管道中的高频、低模态的高可传播噪声以及已有的管道内部声学处理设计对其缺乏必要性认识和理论物理指导这一技术问题，本公开提出了一种考虑截面声能量分布的管道降噪方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤(1)，获取管道入射声波的频谱信息和模态信息，并针对所述信息进行敷设在管道内壁面上的声衬设计；

步骤(2)，对敷设在管道内壁面上的声衬在高频段上的降噪效果进行评估，确定在管道内部布置附加吸声材料所针对的特定频率点以及计算在此频率下的声衬段的声学特性参数；

步骤(3)，根据在步骤(2)中所确定的特定频率点和计算出的声衬段的声学特性参数，计算得到入射声波在敷设有声衬的管道截面上的声能量分布；

步骤(4)，选择适合布置在管道内部的附加吸声材料的结构类型，依据将附加吸声材料放置在声能量较为集中处这一准则，对布置在管道内部的附加吸声材料的结构设计参数进行初步设计；和

步骤(5)，综合优化布置在管道内部的附加吸声材料和敷设在管道内壁面上的声衬的设计参数，得到最终的管道降噪方案。