[发明专利]一种模块化、可组合、宽频管道消声器设计方法

说明书

本发明公开了一种模块化、可组合、宽频管道消声器设计方法，包括：步骤一、测量管道内来流噪声分布，根据需求确定降噪频段、需要降低目标频段噪声的分贝值；步骤二、判断噪声类型为单频噪声，还是多峰值噪声或宽频噪声；步骤三、如果是单频噪声，根据确定的需要降噪的频段进行设计，确定单个模块的管道消声器中一端开孔的穿孔板包括长度、穿孔率、板厚、孔径等参数；步骤四、如果为多峰值频率或宽频噪声，可以将宽频噪声分解成多峰值噪声，针对多个峰值设计不同的消声段，通过步骤三对每个频率进行设计，最终将不同消声频率模块进行匹配组合可以消除对应多个频点噪声，以实现宽频带消声。

技术领域

本发明涉及管道消声降噪领域，具体涉及一种模块化、可组合、宽频管道消声器设计方法。

背景技术

在航空领域、汽车行驶、天然气管道都存在大量管道噪声，这些噪声对人造成睡眠质量下降、情绪低落、甚至听力损伤等后果，对管道内部结构也可能会产生振动使得结构不稳定，如空调管道、天然气管道等。除此以外，在大型设备排风口，存在着大量的通风设备及空调设备室外机将会产生机械性和空气动力性噪声，一般以进、排风口的空气动力性噪声为最强，其频带较宽，指向性强。与此同时会带出内部系统与其冷却系统可能产生的电磁性、机械性和空气动力性噪声。其频谱峰值以中低频为主，具有穿透力强、传播距离远、衰减慢的特点。噪声能引起振动，当引发振动时，不仅会带来噪声污染，如果管道长时间处于振动状态，甚至会对设备、基础和管道造成损坏或者泄露。

因此，对于许多大型工厂，例如变电站、水泥厂，一般在排气管道或者排气风扇后安装有消声器，否则无法达到国家要求的噪声标准，将影响附近的居民日常生活与作息。而目前的阻性消声器存在低频消声效果差，稳定性不足等特点，无法对中低频噪声进行能量耗散，因此如何对低频噪声进行吸收耗散是目前难以解决的问题，四分之一波长吸波原理常常用于低频噪声的控制，对于中频也能有较好的吸收。然而，四分之一波长吸波结构仅对单频率噪声吸收效果较好，且频带较窄。针对宽频、多频点噪声的控制，如何将四分之一波长吸波原理应用与管道消声中以及采用何种设计方法，这是一个值得探索的问题。

发明内容

目前管道声中，中低频宽频降噪是一个难以解决的问题，本发明利用四分之一波长吸波原理并给出了设计方法，与传统管道声学结合，采用模块化组合的新设计思路以实现多频点宽带吸声。本发明相对于一般管道消声器来说，低频吸声特性优异，对于多峰值噪声或者宽频噪声同样适用。

为了达到以上目的，本发明采用如下技术方案：

一种模块化、可组合、宽频管道消声器设计方法，所述模块化、可组合、宽频管道消声器由若干消声模块构成，所述消声模块包括端盖和一端开孔的穿孔板；所述一端开孔的穿孔板位于管道内部；所述端盖连接在所述管道的一侧；所述一端开孔的穿孔板、所述管道与所述端盖之间形成吸声腔；

所述设计方法具体包括以下步骤：

步骤一：测量管道内来流噪声分布，根据需求确定降噪频段、需要降低目标频段噪声的分贝值；

步骤二：判断噪声类型为单频噪声、多峰值噪声或宽频噪声；

步骤三：如果是单频噪声，根据确定的需要降噪的频段进行设计消声模块，确定管道中一端开孔的穿孔板的长度、穿孔率、板厚及孔径；

步骤四：如果为多峰值频率与宽频噪声，则将宽频噪声分解成多峰值噪声，针对多个峰值设计不同的消声模块，进行步骤三，对每个频率进行设计，最终进行组合以消除对应的宽频带噪声，得到模块化、可组合、宽频管道消声器。

进一步地，所述步骤三中，为了计算主要参数穿孔板的长度L，在开口-封闭管道声传播中根据在开口处的声阻抗表示为：

Z(0)＝[Z(L)cos(kL)+jρc/Ssin(kL)]/[cos(kL)+jS/ρcZ(L)sin(kL)]