微穿孔板復(fù)合對(duì)二次余數(shù)擴(kuò)散結(jié)構(gòu)擴(kuò)散性能影響

為提高微穿孔板結(jié)構(gòu)的吸聲效果,將隔聲薄膜制作成褶皺結(jié)構(gòu),加入微穿孔板后空腔中,采用駐波管法進(jìn)行吸聲試驗(yàn),測(cè)試在125hz到2000hz的13個(gè)1/3倍頻程中心頻率處的吸聲系數(shù)。試驗(yàn)結(jié)果顯示:單獨(dú)的隔聲薄膜褶皺結(jié)構(gòu)具有一定的吸聲能力,褶皺的高度對(duì)其吸聲能力有一定影響;隔聲薄膜褶皺結(jié)構(gòu)的加入能有效提高微穿孔板的吸聲性能,當(dāng)褶皺高度為6cm時(shí),加入褶皺前后,吸聲峰值由0.733提高到0.977,吸聲帶寬由2個(gè)(800hz~1250hz)提高到5個(gè)(400hz~1000hz)1/3倍頻程中心頻率;隨著褶皺高度從2cm提高到6cm,復(fù)合結(jié)構(gòu)的吸聲系數(shù)顯著增加,吸聲帶寬隨之增大,吸聲頻帶朝低頻方向移動(dòng),當(dāng)褶皺高度為6cm時(shí),吸聲峰值達(dá)到0.977,接近全吸收。試驗(yàn)初步研究了隔聲薄膜褶皺對(duì)微穿孔板吸聲性能的影響特性,為進(jìn)一步的理論計(jì)算與實(shí)際應(yīng)用提供一定根據(jù)。

為了研究加工誤差對(duì)微穿孔板吸聲性能的影響,該文以微穿孔板理論和電聲等效電路原理為基礎(chǔ),建立了考慮加工誤差時(shí),微穿孔板吸聲的理論模型,數(shù)值分析了微孔尺寸成正態(tài)分布和平均分布兩種形式時(shí),微穿孔板吸聲性能的變化情況。研究發(fā)現(xiàn),當(dāng)存在加工誤差時(shí),微穿孔板的吸聲峰和吸聲帶寬都略有減小。

以厚度為10mm的環(huán)氧樹(shù)脂基厚微穿孔板為研究對(duì)象,分別選擇空氣、水、聚乙烯醇、羊毛纖維作為孔中介質(zhì),研究各種介質(zhì)對(duì)微穿孔板吸聲性能的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn),通過(guò)在孔中加入纖維材料可以在一定程度上彌補(bǔ)因材料厚度增加而導(dǎo)致的吸聲性能的減弱。當(dāng)平均每孔中穿入53根羊毛纖維,后空腔深度為20mm時(shí),厚微穿孔板共振吸收頻率為956hz,峰值吸聲系數(shù)可達(dá)0.94。有效吸聲頻帶范圍為612hz-1600hz以上。

空氣壓縮機(jī)在各個(gè)領(lǐng)域中已被廣泛用作氣體動(dòng)力,特別在化工系統(tǒng)中,常為工藝所需而設(shè)置站、房之類。但當(dāng)機(jī)組正常運(yùn)行時(shí),即產(chǎn)生了多種類型強(qiáng)噪聲,它不僅嚴(yán)重危害了工人們身心健康,還污染了周圍環(huán)境。就復(fù)動(dòng)式空壓機(jī)而言,活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)將大流量氣體,間歇經(jīng)吸入口進(jìn)入機(jī)內(nèi),在吸入口產(chǎn)生了高速氣流,形成了氣體動(dòng)力性噪聲,它是空壓機(jī)主要噪聲源。而這些間歇壓力脈沖所致往往是低頻為主,易于激發(fā)

二、消聲器基礎(chǔ)試驗(yàn)(一)試驗(yàn)條件消聲器試驗(yàn)臺(tái)如圖3。聲源采用w-3型風(fēng)機(jī)自身噪聲加白噪聲。所發(fā)出的噪聲,控制在105分貝左右。風(fēng)源即w-3型風(fēng)機(jī)自身氣流,風(fēng)量q=14000米~3/時(shí),風(fēng)機(jī)全壓h=55～60毫米水

鍍鋅層擴(kuò)散處理?xiàng)l件對(duì)擴(kuò)散層性能的影響

關(guān)于微穿孔板的消聲問(wèn)題,以前的研究工作分別給出了微穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)的理論和典型試驗(yàn)結(jié)果,以及高流速下的管式微穿孔板消聲器消聲性能。我們這次的研究工作,首先是在此基礎(chǔ)上,進(jìn)行微穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)的組合試驗(yàn),以求得在消聲器中實(shí)用的微穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)組件;其次,在試驗(yàn)臺(tái)上進(jìn)行幾種不同形式的微穿孔板消聲器消聲性能和阻損試驗(yàn),從試驗(yàn)中找出與流速的關(guān)系;最后將幾種不同形式的微穿孔板及微穿

微穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)的聲阻抗由微孔的聲阻抗和空腔的聲阻抗兩部分組成,而空腔的聲阻抗涉及雙曲余切函數(shù)的計(jì)算。對(duì)該函數(shù)采用近似計(jì)算只適用于空腔距離比較短,頻率比較低的情況。通過(guò)對(duì)雙曲余切函數(shù)進(jìn)行泰勒展開(kāi),研究空腔的聲質(zhì)量和聲順,獲得雙層微穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)的等效電路圖。其中第一空腔的聲質(zhì)量與微孔的聲質(zhì)量是串聯(lián)的。由此進(jìn)行雙層微穿孔板的計(jì)算,提高計(jì)算精度,并通過(guò)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。

提出在薄微穿孔板微孔中穿入銅纖維的結(jié)構(gòu),有效拓寬薄微穿孔板的吸聲頻帶,提高吸聲系數(shù),使微穿孔板吸聲性能在中低頻得到很大的提高。研究結(jié)果表明,樣品直徑為100mm,29mm,穿孔直徑為1mm,厚度2mm,穿孔率為3%的微穿孔板,穿入銅纖維的直徑為0.13mm,穿入銅纖維為3和4根時(shí),在100hz~1600hz內(nèi),共振吸聲系數(shù)α0達(dá)0.99;穿入7至9根時(shí),吸聲頻帶可拓寬1000hz以上;隨著穿入纖維數(shù)量的增加,吸聲頻帶顯著向低頻移動(dòng),當(dāng)穿入11根時(shí),移動(dòng)幅值為464hz。

用自行研制的ｅｐｒ改性ｐｐ基阻燃泡沫材料制成微穿孔板，研究其吸聲特性及規(guī)律，并與ｅｐｒ改性ｐｐ基阻燃非泡沫材料微穿孔板進(jìn)行對(duì)比。結(jié)果表明，泡沫材料微穿孔板吸聲體在中、低頻率區(qū)域的最大吸聲因數(shù)可達(dá)０９８以上；在１２５～２０００ｈｚ范圍內(nèi)平均吸聲因數(shù)可達(dá)０５２以上。

從理論和實(shí)驗(yàn)上探討了加工誤差對(duì)馬氏理論關(guān)于超微孔微穿孔板(micro-perforatedpanel,mpp)吸聲結(jié)構(gòu)適用性的影響。建立了計(jì)及加工誤差的mpp理論分析模型,并應(yīng)用mems工藝制作了超微孔mpp,由于工藝本身存在一定的加工誤差,造成實(shí)際孔徑與設(shè)計(jì)孔徑10%~20%的偏差,在阻抗管中測(cè)量得到其垂直入射吸聲系數(shù)。將實(shí)驗(yàn)結(jié)果和計(jì)及加工誤差的理論預(yù)測(cè)值與馬氏理論預(yù)測(cè)值進(jìn)行對(duì)比發(fā)現(xiàn),差別均較小,最大誤差仍在6%以內(nèi),說(shuō)明馬氏理論在計(jì)及加工誤差的情況下仍然適用。此外,對(duì)馬氏理論關(guān)于加工誤差的適用極限進(jìn)行了仿真計(jì)算,結(jié)果表明,適用極限的大小具體依賴于超微孔mpp的孔徑大小。

厚微穿孔板因其板厚增加而無(wú)法達(dá)到如薄板的吸聲性能,為拓寬厚微穿孔板的有效吸聲頻帶,以10mm厚環(huán)氧樹(shù)脂基微穿孔板為研究對(duì)象,在孔中穿入超細(xì)不銹鋼纖維并用阻抗管法測(cè)量其吸聲特性,研究結(jié)果顯示,超細(xì)不銹鋼纖維能有效拓寬厚微穿孔板的吸聲頻帶,當(dāng)鋼纖維穿入率為50%,每孔鋼纖維用量為0.75mg時(shí),吸聲系數(shù)大于0.5的吸聲頻帶為392-1168hz,而無(wú)纖維微穿孔板的吸聲頻帶為530-1076hz。

分析不同共振頻率的微穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)并聯(lián)的結(jié)構(gòu)模型,并計(jì)算了其組合吸聲系數(shù)。理論計(jì)算結(jié)果與采用sysnoise軟件,根據(jù)gb/t18696對(duì)并聯(lián)的微穿孔板吸聲系數(shù)進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)得到的結(jié)果及已有實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比。結(jié)果表明,該文中并聯(lián)微穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)的聲阻抗率及組合吸聲系數(shù)的計(jì)算方法是可行的。

在介紹馬大猷開(kāi)創(chuàng)的微穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)理論的前提下,綜述了微穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)的理論發(fā)展、吸聲系數(shù)實(shí)驗(yàn)測(cè)量方法以及微穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)在實(shí)際工程領(lǐng)域的一些應(yīng)用。最后提出微穿孔板研究發(fā)展的方向。

傳統(tǒng)的聲電類比法在單層微穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)中的計(jì)算,得到廣泛應(yīng)用,但由于在雙層微穿孔板結(jié)構(gòu)中存在較大誤差,于是提出用傳遞矩陣法對(duì)微穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析。本文對(duì)比分析聲電類比法與傳遞矩陣法在微穿孔板結(jié)構(gòu)模型中的應(yīng)用,從而有效設(shè)計(jì)微穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案。

用掃描電鏡、能譜分析和壓剪試驗(yàn)等方法,研究了擴(kuò)散退火溫度與時(shí)間對(duì)黃銅/鋼擴(kuò)散復(fù)合雙金屬界面附近組織、成分和界面結(jié)合強(qiáng)度的影響。結(jié)果表明,通過(guò)擴(kuò)散復(fù)合可使黃銅/鋼界面實(shí)現(xiàn)良好的冶金結(jié)合;在一定溫度和時(shí)間范圍內(nèi),隨擴(kuò)散溫度和時(shí)間的增加界面結(jié)合面積增大,結(jié)合強(qiáng)度增加,可達(dá)220mpa;界面附近發(fā)生了原子的互擴(kuò)散,界面上無(wú)有害相生成。

微穿孔板共振吸聲結(jié)構(gòu)在噪聲控制上有著優(yōu)異的表現(xiàn),受到廣大科研人員的關(guān)注。筆者介紹了近年來(lái)與微穿孔板共振吸聲結(jié)構(gòu)相關(guān)的理論研究,包括微穿孔吸聲結(jié)構(gòu)的吸聲特性以及吸聲帶寬的理論極限;探討了微穿孔板和超微孔板的制造技術(shù)及這些技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn);分析了組合微穿孔結(jié)構(gòu)的相關(guān)理論計(jì)算及試驗(yàn)仿真。在總結(jié)前人研究成果的基礎(chǔ)上,指出了微穿孔板共振吸聲結(jié)構(gòu)在理論研究和實(shí)際應(yīng)用中存在的問(wèn)題,并對(duì)該研究領(lǐng)域的發(fā)展趨勢(shì)做了展望。

研究了退火處理對(duì)采用擠壓鑄造制備的銅鋁復(fù)合材料擴(kuò)散層組織和性能的影響。結(jié)果表明,銅鋁復(fù)合材料擴(kuò)散層的厚度隨退火溫度的增加而顯著增加。當(dāng)溫度升高到400℃時(shí),擴(kuò)散層的厚度可達(dá)到20μm左右。在相同退火溫度下,隨著保溫時(shí)間的增加,銅鋁結(jié)合強(qiáng)度先增加后減小,退火工藝以350℃×1h為宜,可有效降低銅鋁復(fù)合材料擴(kuò)散層的硬度,有利于提高結(jié)合強(qiáng)度及加工性能。

為了改進(jìn)噴射泵性能,采用等速度或等壓力變化方法設(shè)計(jì)噴射泵的擴(kuò)散器,利用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)噴射泵的喉管長(zhǎng)度、擴(kuò)散器角度和型線等3種參數(shù),每種參數(shù)取3種水平并考慮交互作用,得到27種組合.數(shù)值模擬得到每種結(jié)構(gòu)組合下噴射泵的性能,并進(jìn)行流場(chǎng)分析,研究結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)內(nèi)部流場(chǎng)的影響.方差分析表明,結(jié)構(gòu)參數(shù)間交互作用對(duì)噴射泵性能具有顯著影響,在噴射泵的設(shè)計(jì)中應(yīng)予以重視;和傳統(tǒng)錐形擴(kuò)散器相比,等速度或等壓力變化擴(kuò)散器均能產(chǎn)生較為均勻的速度和壓力梯度,能獲得較好的性能并顯著縮短噴射泵的長(zhǎng)度;喉管和擴(kuò)散器的最優(yōu)組合為:喉管長(zhǎng)度為其直徑的6倍,擴(kuò)散器型線選擇錐形,擴(kuò)散角取8°.

提出用微穿孔板進(jìn)行主動(dòng)吸聲的方法。用微穿孔板作為主動(dòng)吸聲的材料,檢測(cè)出入射聲波的頻率,得到微穿孔板的共振頻率,從而得到微穿孔板背后空腔的深度,移動(dòng)微穿孔板背后的剛性壁以滿足空腔深度的要求,使得吸聲系數(shù)達(dá)到最大,從而達(dá)到主動(dòng)吸聲的目的。最后,進(jìn)行了數(shù)值計(jì)算與實(shí)驗(yàn),計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果能很較好的吻合,說(shuō)明了該主動(dòng)吸聲方法的可行性。

微穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)以其眾多的優(yōu)點(diǎn),在噪聲控制領(lǐng)域得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。因微穿孔板結(jié)構(gòu)中涉及大量的參數(shù),在穿孔板層數(shù)較多時(shí),用聲電類比法或試驗(yàn)的方法研究微穿孔板結(jié)構(gòu)的吸聲性能將變得非常復(fù)雜。傳遞矩陣法尤其適于多層結(jié)構(gòu)的分析,且易于用計(jì)算機(jī)編程實(shí)現(xiàn)。文章推導(dǎo)了用傳遞矩陣法計(jì)算微穿孔板結(jié)構(gòu)聲學(xué)性能的計(jì)算公式,并與用聲電類比法計(jì)算的結(jié)果、試驗(yàn)測(cè)定數(shù)據(jù)進(jìn)行了對(duì)比,結(jié)果顯示,傳遞矩陣法是可以作為微穿孔板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一種簡(jiǎn)單而有效的參考方法。

簡(jiǎn)述了馬大猷教授的微穿孔板基本理論、微穿孔板吸聲體在擴(kuò)散聲場(chǎng)以及在高聲強(qiáng)環(huán)境下的理論要點(diǎn)。比較詳細(xì)地討論了30年來(lái)與馬大猷教授所提理論相對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果及應(yīng)用發(fā)展情況?；隈R大猷教授的基本理論,提出了一種新的相關(guān)衍生結(jié)構(gòu)——管束微穿孔板。對(duì)微穿孔板吸聲體的發(fā)展趨勢(shì)做了展望。表明:微穿孔板吸聲體將成為新世紀(jì)的綠色理想吸聲材料。