工业消声器快速设计方法研究及其软件开发

吉容佩，董一夫，江喜山，王玉兴，吴卫东

（1.国网电力科学研究院武汉南瑞有限责任公司，武汉 430074；2.浙江大学生物医学工程与仪器科学学院，杭州 310027；3.浙江方圆电气设备检测有限公司，浙江嘉兴 314001）

在工业应用领域，诸如电力变压器、电抗器等噪声源往往存在较大的热能耗散。采用隔声罩BOX-ⅠN结构阻断声波扩散的同时，设备的换热效果会受到影响，需要增设通风散热的管道。另外，汽、柴油机的排气过程更是直接将燃烧噪声辐射到机器以外。通风散热管道的漏声、内燃机车的高速气流噪声，一般均需经过消声处理后才能达到排放标准。据统计，发动机噪声中排气噪声约占总噪声的34%，是比例最大的一个，通常比除它以外的整车噪声高10 dB～15 dB[1]。对于上述管道噪声和排气噪声，最简单有效的消声措施就是安装消声器[2-3]。消声器是一种允许气流通过并能够有效降低噪声的装置。常见的消声元件为穿孔式消声器，其主要目标是实现高频与宽频的消声。穿孔式消声元件的作用频率与消声能力受较多因素影响，如消声腔体的容积、形状、穿孔数量、孔径、孔的分布以及主管路直径等，无法通过简单的解析公式准确获得其声学传递损失（Transmission Loss，简称TL）特性。因此，消声器前期设计大多通过有限元计算与样件TL 测试的方式进行设计开发，以确保调音样件的声学性能。

在工业上，消声器设计人员通常会用UG、SolidWorks等三维建模软件建立消声器的三维实体模型，之后在声学仿真计算软件Virtual.Lab中，对消声器模型进行有限元网格划分，设置各种边界条件，最终得到消声器的TL。……