ＶａｌｕｅＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ
・４５・
基于ＶｉｒｔｕａｌＬａｂ的汽车消声器声学性能优化
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Ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ
Ｍｕｆｆｌｅｒ
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ＶｉｒｔｕａｌＬａｂ
刘晓鸣ＬｉｕＸｉａｏｍｉｎｇ；胡习之Ｈｕ
（华南理工大学机械与汽车工程学院．广州５１０６４０）
ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌａｎｄＡｕｔｏｍｏｔｉｖｅＥｎ￥ｉｎｅｅｎｎｇ，ＳｏｕｔｈＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏ｜ｏｇｙ，Ｇａａｎｇｚｈｏｕ５１０６４０－Ｃｈｉｎａ
摘要：探讨采用声学有限元软件ＶｉｒｔｕａｌＬａｂ分析消声嚣声学性能的方法，对市面上的一款内部结构复杂的汽车消声嚣的插入损失和传递损失进行分析。采用时消声嚣隅板增加穿孔板结构的方法时原消声嚣进行了改进，尝试对其声学性能进行优化，优化结果表明了改进措施的有
效性．
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关■词：有限元；声学分析；消声嚣：传递抽失
ＫｅｙＷＯｆｄＳ：ＦＥＭ；ａｃｏｕｓ６ｃｓ
ａｎａｌｙｓｉｓ；ｍｕｆｆｌｅｒ；ｔｒａｎｓ汹ｌｅｓｓ
文献标识码：＾
中圈分羹号：Ｉ）４６
文章鳙号：１Ｄ０６７－４３Ｊ】１２０１２】¨删—０２
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０引育
消声器的声波符台平面波的规律，早从１９５０年代开始其相关的理论研究。１９６０年日本ＩｇａｒａｓｈｉＪ和ＡｒａｉＭ提出四端网络理论ｍ，即每个消声但与采用四极参数矩阵来表示，但该方法仅限于结构简单的低频分析。１９７３年Ｍｕｎｊａｌ利用传递矩阵计算预测管道系统的声学性能目。随后又推导了无流和有流情况下的几种消声器结构的传逢矩阵％１９８７年英国肯塔基大学Ｓｅｙｂｅｒｔ采用边界元法研究消声器声场闱，该方法精度高、数据量少，但是局限于对具有对称结构的消声嚣在低频段的分析。２００５年季振林使用一维解析法和三维子结构边界元法预测直通穿孔管消声器的消声性能，指出一维理论的有效频事苑围∞。１９７６年加拿大Ｃｒａｅ骆ｓＡ最早采用有限元方法研究复杂结构的消声器目，并证明有限元法在中低频有非常好的精度，随着计算机的发展，该方法在消声器的研究领域里有了长足的发展。尽管有限元方法存在原始数据量大、离散误差等问题，但目前而言它仍不失为分析复杂声场的非常有效的方法。有限元与边界元相比。量大的优势在于可对内部具有复杂穿孔结构的消声器通过阻抗公式进行简化分析，大大减少计算量。关于穿孔结构阻抗公式的研究。康钟绪提出了新的修正参数研。本例基于最新版本的ＶｊｎｕａｌＬａｂ，建立六面体单元对当前一款量产轿车的消声器的声学性能进
行分析。
１７＋ＩＮ｝ＣｆＮ）７）ｆ中。】ｄＶ＝Ｏ
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（３）
式中ｆ中。｝为所有节点的速度势矩阵。
代人边界条件Ｖ—Ｖ中Ｉ。＾由ＶＩ—Ｖ甲，、巩＝ｐ票解算啦各节点～
的速度和压力。
２建立声学有限元模型
本文对整套消声器的第３号消声器进行分析。消声器的屎始几何模型非常复杂，需要对结果影响不大的几何特征作简化。例如倒圆角特征，还有把人口管道和出口管逆“化曲为直”。便于后期的建立同格。消声器内部空气的网格模型采用Ｈｙｐｅｒｍｅｍｈ建立。该消声器为双插入管双腔型，入口管带有２处穿孔面，出口管带有ｌ处穿孔面。对大量穿孔建立三维网格单元的模型比较困难，所以本例采用传递导纳的方法，即建立穿孔面板的外表面单元与内表面建立传递导纳关系。相当于使得它们之间处于“部分连通“。出口管的穿孔面由于一小部分与Ｉ腔连通，另一部分与出口管的套筒内部空气连通，故在建立网格单元时要分开处理。
１三雏声学有限元理论
著不考虑空气的粘性、热传导性等西素。由有限元声学理论可
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知，声场的三维波动方程：Ｖ‘ｐ－与三｝＝０
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（１）
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应用变分原理得到的亥姆ｌ兹方程为：ｖ＋ｐ＋ｋ：ｐ＝０
（２）
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圈２第三号消声甜的平面圈
式中Ｖ‘为拉普拉斯算子。ｋ０为波数。
先对空气建立离教化模型，再由伽辽金法建立离散化方程
作者筒介：刘晓鸣【１９８４－）。男，广东台山人，硒士研究生，主墨研究方向为汽
车清声嚣声学性能分析。
Ｈｙｐｅｒｍｅｓｈ无法通过自动生成的方式建立六面体单元，因此必须先建立二维面网格，再通过拉伸、旋转等方法建立三维网格。对于内部结构复杂的消声器采用分块建立三维同格．再把应该完全连接的单元节点等效（ｅｑｕｉｖａｌｅｎｃｅ）起来。使之“全连通”。建立同格时还行处理成为当务之急。干扰问题得到有效解决，能够在很大程度上
增强保护力度。
＇考文献：
【ｌ】付大庆变电站继电保护抗干扰措施研究Ⅱ丁．黑龙江科技信息．２００１．口】杨丹＋变电站继电保护的抗干扰探讨忉四川科学，２０１０
要牡绝在收发信机的通道入口处接入电缆ｊ③在收发信机回路，我
们可以设置２－５５的延时，隔断外部的干扰致使的误停信．进而防止区外出现故■时跳闸。
３结束语
本文在对继电设备所受的干扰类型进行详细分析后．提出变电站缨电保护抗千扰的措施。近些年来，变电站的自动化系统与继电保护设备在日趋的更新，而缝电保护装量和监控系统不能常规运转的主要晨因之一就是干扰问题，因此，采取台理措施对干扰问题进
ｆ３】脓柱．变电站缝电保护抗干扰技术研究方法洱科学之友，２０１０
【４】昊益岛．变电站徽机缝电保护抗干扰措施研究叨．科技资讯．２００９嗍向岳．变电站锻机缝电保护抗干扰研究［１１科学之友．２０１０
万方数据
・４６・
价值工程
必须注意块与块之间的有机联系，否则到了建模后期局部的网格有可能无法等效。通常需要反复调整分块的方法才能使整体等效。最后还要检验并优化三维网格单元的质量，使质量不良的单元控制在
一定的比例之内。
即可得到各个频率的传递损失。结果如图５。
３确定传递阻抗和边界条件
原方案的消声器三处穿孔面的穿孔率分别为２３．４２％、２１．９８％、４４，８２％，板厚为１．２ｍｍ。再根据Ｍｅｃｈｅｌ经验公式计算，得到各个穿孔面的阻抗ｚ阶从而得到四端网络矩阵的各个参数，即可导人
ＶｉｒｔｕａｌＬａｂ建立起传递导纳关系１８１９１。改进方案在原来的基础上，在
Ｉ腔与Ⅱ腔之间的隔板增加穿孔结构１０Ｊｏ（图３）
蝴ｌｉ黼
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圈５遮度边界条件为一ｌｍ／ｓ的传递损失（曲）
原模型在低频段的消声效果比较弱，在６０Ｈｚ处的共振峰获得
１９．４ｄＢ的消声量，而在１３０Ｈｚ处共振谷的消声效果最差，获得３７．４ｄＢ的增益。改进方案在１９０Ｈｚ获得４０．３ｄＢ的消声量，它是由原方案在６０Ｈｚ的共振峰经过共振加强、频率迁移过来的，在１９０Ｈｚ频率附近获得比原来高２０ｄＢ。而在２７０Ｈｚ获得４３８ｄＢ的增益。虽然增益较原来较强了一点，但带宽较原来变狭窄。改进方案在３２０—
圈３消声嚣的有限元网格
入口处表面节点的边界速度设置为一ｌｍ／ｓ。出口处的表面设置
吸收材料，其阻抗特性ｐｏｃ－－－４１６．５ｋｇ／ｍｚ・８。壁面设置为刚性壁面．吸
声系数为０。
７１０Ｈｚ比原方案的消声量降低４～１０ｄＢ，但是可通过吸声材料来消减中频。高于７１０Ｈｚ的变化不大，消声效果的提升非常有限。因此建议尝试对隔板加工出一定穿孔率的穿孔结构。再进行台架声学实验来验证改进方案的实际效果。
５总结
４计算结果
４．１声衰减量在入口管道和出口管道的中央节点上分别设置八口点。出口点。声衰减量为八口的声压级减去出ｒｌ的声压级，即：
ＮＢ＝ｋＡ－－ｋｍ＝２０ｌｏｇ【铲Ｊ
ｌ‘ｍ／
ｆＰ．＼
（Ｄ三维声学有限元方法是为预测消声器传递损失提供了一个快速而有效的方法，对设计、分析和改进消声器的声学性能提供一定的依据。②六面体网格模型与四面体模型相比，不但精度更高，而
且还可以根据四端网络的方法建立传递导纳关系，从而简化了穿孔
（４）
为提高插入损失，文中采取的主要改进措施是对两腔之间的隔板增加穿孔结构。图４给出了优化前后在０—２２００№频率范围内的插入损失对比曲线，可以看出，１４０—２６０Ｈｚ低频范围获得明显的改善，而３１０～７１０中频范围内略有下降，中高频段可认为变化不大。
结构带来的复杂的网格和庞大的计算量。③插入损失总体上小于传递损失，但在某些频率上插入损失有可能大于传递损失。④１０Ｂ版解算速度比８Ｂ版快接近一倍，８Ｂ版是双核ＣＰＵ时代下的产品，而ｌＯＢ版更好支持多核多线程的处理器，充分发挥硬件的优势。⑤该例子忽略了出口管道的部分穿孔面，而该穿孔面塞入了大量玻纤棉吸音材料。还有待对这种阻抗复合型结构的声学性能进行进一步的
探索。
参考文献：
狲删
豳４速度边界条件为一ｌｍ／ｓ的插入损失（皿）
４．２传递损失传递损失为入口出入射声压级减去出口处透射声压级。这里的出口处由于设置了阻抗特性为Ｐｏｃ－－－４１６．５ｋｇ／ｍ２．８，没有反射声压，故出口处的声压即为透射声压。而人口出声压由于存在反射声压，因此人口节点测得的声压包含了入射声压和反射声压㈦。根据公式ｐ＾＝ｐ＾＊＋ｐ＆＊
ｐｏＣＵ＝［’＾＃一ｐ＆＿
『Ｉ］ＩｇａｘａａｂｉＪ，ＡｒａｉＭ．Ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌｓｏｆａｃｏｕｓｔｉｃａｌｓｉｌｅｎｃｅｒ８—３：Ａｔｔｅｎｕａｔｉｏｎ
ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓＡｅｒｏｎａｕｔｉｃａｌ
１９６０－１７—３１．
ｓｔｕｄｉｅｄ
Ｒｅｓｅａｒｃｈ
ｂｙ
ｅｌｅｃｔｒｉｃ
ｓｉｍｕｌａｔｏｒ［Ｒ】Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ
ｏｆ
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１嘶。一
ｉｎ
Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ－－Ｒｅｐｏａｓ．ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＴｏｋｙｏ，Ｔ０ｋｙｏ，Ｊａｐａｎ．
ｔｈｅ
【２］Ｍｕｎｊ＊ｌ（２）：１７３—１９１．
【３］Ｍｕｎｊａｌ
Ｉｎｔｅｒｓｅｉｅｎｅｅ
Ｍ
Ｌ，Ｓｍｅｎａｔｈ
Ａ．Ｖ．，ＮａｒａｓｉｍｂｏｎＭ．Ｖ．．Ｖｅｌｏｃｉｔｙ
ｒａｔｉｏ
ａｎａｌｙｓｉｓｏｆｌｉｎｅａｒｄｙｎａｍｉｃａｌｓｙｓｔｅｍｓＪｏｕｒｎａｌｏｆＳｏｕｎｄａｎｄＶｉｂｒａｔｉｏｎ，１９７３・２６
ｏｆｄｕｃｔｓ
ａｎｄ
ｍｕｆｆｌｅｒｓ．Ｎｅｗ
Ｍ
Ｌ．Ａｃｏｕｓｔｉｃ
Ｙｏｒｋ：ｗｉｌｅ广
Ｐｕｂｌｉｃａｔｉｏｎ，１９８７．
Ａ
【４ｌｓｏｙｂｅｎ
ｔｏ
Ｆ．ＣｈｅｎｇＣＹＲＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｂｏｕｎｄａｒｙｅｌｅｍｅｎｔｍｅｔｈｏｄＲｅｓｐｏｎｓｅａｎｄ
ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙｉｎ
ｍｕｆｆｌｅｒ
ａｃｏｕｓｔｉｃ
ｃａｖｉｔｙ
ａｎａｌｙｓｉｓⅡ】Ｊｏｕｍａｌ
ｏｆ
ｖｉｌｉｒａｂｏｎ，
ａｃｏｕｓｔｉｃｓ，ｓｔｒｅｓｓ，ａｎｄ
ｄｅｓｉｇｎ１９８７，１０９（１１
１５—２１
【５】季振林．直通穿孔管消声器声学性能计算及丹忻们，哈尔滨工程大学学报，２００５，２６（３１，３０２—３０６
【６］Ｃｒａｇｇｓ
ＡＦｉｎｉｔｅ
ｅｌｅｍｅｎｔ
（５）（６）
ｍｅｔｈｏｄ
ｆｏｒ
ｄａｍｐｅｄ
ａｃｏｕｓｔｉｃ
ｓｙｓｔｅｍｓ
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消去ｐ＾－得到公式：ＰＡＸ＝（ｐ＾＋ｐｏｃｕ）／２
其中ｕ为质点的振动速度，由于消声器声波传递符合平面波的规律，所以其方向平行于管道的中轴线。以上公式的声压均为复数
形式。
ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ佃ｅｖａｌｕａｔｅｔｈｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｒｅａｃｔｉｖｅｍｕｆｆｌｅｒｓ叨．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＳｏｕｎｄａｎｄＶｉｂｒａｔｉｏｎ１９＇７６，４８（３）・３７７—３９２．
【７】康钟绪，季振林穿孔板的声学厚度惨ｉＥＩＪ］声学学报，２００８．３３｛４）：
３２７—３３３．
【８］ＬＭＳ
ｍｕｆｆｌｅｒ
Ｉｎｔｅｒｍａｔｉｏｎａｌ
Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ．Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｌｏｓｓ
ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎ
０ｆ
ａ
ｗｉｔｈｐｅｒｆｏｒａｔｅｄｐｌａｔｅｓ．ＳＹＳＮＯＩＳＥＵｓｅｒＭａｎｕａｌ，２００１：４．
把人ｒ＇ｉ节点的速度矢量Ｖ．＝（Ｖ。，Ｖ，，Ｖ。）提取出来，与管道中轴
线的单位向｜ｒ彳点乘，获得的Ｖ。《百上的速度投影，即为所求的质点振动速度ｕ．该值也是复数形式，代入下式
【９】李增刚．詹福良．声学仿真计算高级应用实例【Ｍ】北京：国防工业出版社．２０１０４９－７２．
［１０】罗虹，邓海涛，ｔ红亮，曹友强，潘甫生．消声器共振腔及穿孔隔板消
ＴＬ＝２０１０ｓ瓮＝加崦１警
声特性数值分析ＩＪ】机械设计与制造，２００８。（３）１排１２６
７
［１１】杜功焕，朱哲民，龚秀棼声学基础【Ｍ】．南京：南京大学出版社，２００１．
１６３—２２０
万方数据
ＶａｌｕｅＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ
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基于ＶｉｒｔｕａｌＬａｂ的汽车消声器声学性能优化
ＯｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｏｆＡｃｏｕｓｔｉｃａｌＰｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ
ＯＵａ
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Ｍｕｆｆｌｅｒ
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ＶｉｒｔｕａｌＬａｂ
刘晓鸣ＬｉｕＸｉａｏｍｉｎｇ；胡习之Ｈｕ
（华南理工大学机械与汽车工程学院．广州５１０６４０）
ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌａｎｄＡｕｔｏｍｏｔｉｖｅＥｎ￥ｉｎｅｅｎｎｇ，ＳｏｕｔｈＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏ｜ｏｇｙ，Ｇａａｎｇｚｈｏｕ５１０６４０－Ｃｈｉｎａ
摘要：探讨采用声学有限元软件ＶｉｒｔｕａｌＬａｂ分析消声嚣声学性能的方法，对市面上的一款内部结构复杂的汽车消声嚣的插入损失和传递损失进行分析。采用时消声嚣隅板增加穿孔板结构的方法时原消声嚣进行了改进，尝试对其声学性能进行优化，优化结果表明了改进措施的有
效性．
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｔｈｉｓ
ｐａ嘲ｔｈｅ
ｍｅｔｈｏｄｉｓｐｒｅｓｅｎｔｅｄｔｏａｎａｌｙｚｅｔｈｅａｃｏｕｓｔｉｃａｌｐｅ而邢肌ｃｅ
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ｕｓｉｎｇｔｈｅａＣｏｔｌｓｔｉｃＦＥＭｓｏｆ卅ａｒｅＶｉｒｔｕａｌＬａｂ．Ｉｎｓｅｒｔｈｓｓａｎｄ口ａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｌｏｓｓｏｆｔｈｅｍｕｆｆｌｅｒｉｍｐｒｏｖｅｄｔｈｍｕ曲ａｄｄｉｎｇａｄ出ｔｉｏｎａｌｐｅｒｆｏｒａｔｅｄｓｔｒｕｃｔｕｒｅ．Ｔｈｅ
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ａｃｏｕｓｔｉｃａｌ
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ａｎｄ０ｒｉ西ｒＩａｌｍｕｍｅｒ８
ｏｆｔｈｅｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ∞ｈｅｍｅ．
关■词：有限元；声学分析；消声嚣：传递抽失
ＫｅｙＷＯｆｄＳ：ＦＥＭ；ａｃｏｕｓ６ｃｓ
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消声器的声波符台平面波的规律，早从１９５０年代开始其相关的理论研究。１９６０年日本ＩｇａｒａｓｈｉＪ和ＡｒａｉＭ提出四端网络理论ｍ，即每个消声但与采用四极参数矩阵来表示，但该方法仅限于结构简单的低频分析。１９７３年Ｍｕｎｊａｌ利用传递矩阵计算预测管道系统的声学性能目。随后又推导了无流和有流情况下的几种消声器结构的传逢矩阵％１９８７年英国肯塔基大学Ｓｅｙｂｅｒｔ采用边界元法研究消声器声场闱，该方法精度高、数据量少，但是局限于对具有对称结构的消声嚣在低频段的分析。２００５年季振林使用一维解析法和三维子结构边界元法预测直通穿孔管消声器的消声性能，指出一维理论的有效频事苑围∞。１９７６年加拿大Ｃｒａｅ骆ｓＡ最早采用有限元方法研究复杂结构的消声器目，并证明有限元法在中低频有非常好的精度，随着计算机的发展，该方法在消声器的研究领域里有了长足的发展。尽管有限元方法存在原始数据量大、离散误差等问题，但目前而言它仍不失为分析复杂声场的非常有效的方法。有限元与边界元相比。量大的优势在于可对内部具有复杂穿孔结构的消声器通过阻抗公式进行简化分析，大大减少计算量。关于穿孔结构阻抗公式的研究。康钟绪提出了新的修正参数研。本例基于最新版本的ＶｊｎｕａｌＬａｂ，建立六面体单元对当前一款量产轿车的消声器的声学性能进
行分析。
１７＋ＩＮ｝ＣｆＮ）７）ｆ中。】ｄＶ＝Ｏ
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式中ｆ中。｝为所有节点的速度势矩阵。
代人边界条件Ｖ—Ｖ中Ｉ。＾由ＶＩ—Ｖ甲，、巩＝ｐ票解算啦各节点～
的速度和压力。
２建立声学有限元模型
本文对整套消声器的第３号消声器进行分析。消声器的屎始几何模型非常复杂，需要对结果影响不大的几何特征作简化。例如倒圆角特征，还有把人口管道和出口管逆“化曲为直”。便于后期的建立同格。消声器内部空气的网格模型采用Ｈｙｐｅｒｍｅｍｈ建立。该消声器为双插入管双腔型，入口管带有２处穿孔面，出口管带有ｌ处穿孔面。对大量穿孔建立三维网格单元的模型比较困难，所以本例采用传递导纳的方法，即建立穿孔面板的外表面单元与内表面建立传递导纳关系。相当于使得它们之间处于“部分连通“。出口管的穿孔面由于一小部分与Ｉ腔连通，另一部分与出口管的套筒内部空气连通，故在建立网格单元时要分开处理。
１三雏声学有限元理论
著不考虑空气的粘性、热传导性等西素。由有限元声学理论可
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豳—橱
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知，声场的三维波动方程：Ｖ‘ｐ－与三｝＝０
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应用变分原理得到的亥姆ｌ兹方程为：ｖ＋ｐ＋ｋ：ｐ＝０
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圈２第三号消声甜的平面圈
式中Ｖ‘为拉普拉斯算子。ｋ０为波数。
先对空气建立离教化模型，再由伽辽金法建立离散化方程
作者筒介：刘晓鸣【１９８４－）。男，广东台山人，硒士研究生，主墨研究方向为汽
车清声嚣声学性能分析。
Ｈｙｐｅｒｍｅｓｈ无法通过自动生成的方式建立六面体单元，因此必须先建立二维面网格，再通过拉伸、旋转等方法建立三维网格。对于内部结构复杂的消声器采用分块建立三维同格．再把应该完全连接的单元节点等效（ｅｑｕｉｖａｌｅｎｃｅ）起来。使之“全连通”。建立同格时还行处理成为当务之急。干扰问题得到有效解决，能够在很大程度上
增强保护力度。
＇考文献：
【ｌ】付大庆变电站继电保护抗干扰措施研究Ⅱ丁．黑龙江科技信息．２００１．口】杨丹＋变电站继电保护的抗干扰探讨忉四川科学，２０１０
要牡绝在收发信机的通道入口处接入电缆ｊ③在收发信机回路，我
们可以设置２－５５的延时，隔断外部的干扰致使的误停信．进而防止区外出现故■时跳闸。
３结束语
本文在对继电设备所受的干扰类型进行详细分析后．提出变电站缨电保护抗千扰的措施。近些年来，变电站的自动化系统与继电保护设备在日趋的更新，而缝电保护装量和监控系统不能常规运转的主要晨因之一就是干扰问题，因此，采取台理措施对干扰问题进
ｆ３】脓柱．变电站缝电保护抗干扰技术研究方法洱科学之友，２０１０
【４】昊益岛．变电站徽机缝电保护抗干扰措施研究叨．科技资讯．２００９嗍向岳．变电站锻机缝电保护抗干扰研究［１１科学之友．２０１０
万方数据
・４６・
价值工程
必须注意块与块之间的有机联系，否则到了建模后期局部的网格有可能无法等效。通常需要反复调整分块的方法才能使整体等效。最后还要检验并优化三维网格单元的质量，使质量不良的单元控制在
一定的比例之内。
即可得到各个频率的传递损失。结果如图５。
３确定传递阻抗和边界条件
原方案的消声器三处穿孔面的穿孔率分别为２３．４２％、２１．９８％、４４，８２％，板厚为１．２ｍｍ。再根据Ｍｅｃｈｅｌ经验公式计算，得到各个穿孔面的阻抗ｚ阶从而得到四端网络矩阵的各个参数，即可导人
ＶｉｒｔｕａｌＬａｂ建立起传递导纳关系１８１９１。改进方案在原来的基础上，在
Ｉ腔与Ⅱ腔之间的隔板增加穿孔结构１０Ｊｏ（图３）
蝴ｌｉ黼
ＩＩ
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圈５遮度边界条件为一ｌｍ／ｓ的传递损失（曲）
原模型在低频段的消声效果比较弱，在６０Ｈｚ处的共振峰获得
１９．４ｄＢ的消声量，而在１３０Ｈｚ处共振谷的消声效果最差，获得３７．４ｄＢ的增益。改进方案在１９０Ｈｚ获得４０．３ｄＢ的消声量，它是由原方案在６０Ｈｚ的共振峰经过共振加强、频率迁移过来的，在１９０Ｈｚ频率附近获得比原来高２０ｄＢ。而在２７０Ｈｚ获得４３８ｄＢ的增益。虽然增益较原来较强了一点，但带宽较原来变狭窄。改进方案在３２０—
圈３消声嚣的有限元网格
入口处表面节点的边界速度设置为一ｌｍ／ｓ。出口处的表面设置
吸收材料，其阻抗特性ｐｏｃ－－－４１６．５ｋｇ／ｍｚ・８。壁面设置为刚性壁面．吸
声系数为０。
７１０Ｈｚ比原方案的消声量降低４～１０ｄＢ，但是可通过吸声材料来消减中频。高于７１０Ｈｚ的变化不大，消声效果的提升非常有限。因此建议尝试对隔板加工出一定穿孔率的穿孔结构。再进行台架声学实验来验证改进方案的实际效果。
５总结
４计算结果
４．１声衰减量在入口管道和出口管道的中央节点上分别设置八口点。出口点。声衰减量为八口的声压级减去出ｒｌ的声压级，即：
ＮＢ＝ｋＡ－－ｋｍ＝２０ｌｏｇ【铲Ｊ
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（Ｄ三维声学有限元方法是为预测消声器传递损失提供了一个快速而有效的方法，对设计、分析和改进消声器的声学性能提供一定的依据。②六面体网格模型与四面体模型相比，不但精度更高，而
且还可以根据四端网络的方法建立传递导纳关系，从而简化了穿孔
（４）
为提高插入损失，文中采取的主要改进措施是对两腔之间的隔板增加穿孔结构。图４给出了优化前后在０—２２００№频率范围内的插入损失对比曲线，可以看出，１４０—２６０Ｈｚ低频范围获得明显的改善，而３１０～７１０中频范围内略有下降，中高频段可认为变化不大。
结构带来的复杂的网格和庞大的计算量。③插入损失总体上小于传递损失，但在某些频率上插入损失有可能大于传递损失。④１０Ｂ版解算速度比８Ｂ版快接近一倍，８Ｂ版是双核ＣＰＵ时代下的产品，而ｌＯＢ版更好支持多核多线程的处理器，充分发挥硬件的优势。⑤该例子忽略了出口管道的部分穿孔面，而该穿孔面塞入了大量玻纤棉吸音材料。还有待对这种阻抗复合型结构的声学性能进行进一步的
探索。
参考文献：
狲删
豳４速度边界条件为一ｌｍ／ｓ的插入损失（皿）
４．２传递损失传递损失为入口出入射声压级减去出口处透射声压级。这里的出口处由于设置了阻抗特性为Ｐｏｃ－－－４１６．５ｋｇ／ｍ２．８，没有反射声压，故出口处的声压即为透射声压。而人口出声压由于存在反射声压，因此人口节点测得的声压包含了入射声压和反射声压㈦。根据公式ｐ＾＝ｐ＾＊＋ｐ＆＊
ｐｏＣＵ＝［’＾＃一ｐ＆＿
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消去ｐ＾－得到公式：ＰＡＸ＝（ｐ＾＋ｐｏｃｕ）／２
其中ｕ为质点的振动速度，由于消声器声波传递符合平面波的规律，所以其方向平行于管道的中轴线。以上公式的声压均为复数
形式。
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