鼓型消聲器的聲學性能計算與分析

第一作者趙曉臣男，博士生，1987年生

通信作者柳貢民男，博士,教授，1962年生

鼓型消聲器的聲學性能計算與分析

趙曉臣，柳貢民，張文平

(哈爾濱工程大學動力與能源工程學院，哈爾濱150001)

摘要：鼓型消聲器是由膨脹腔和張緊的輕膜片構成。理論和實驗研究表明，在空氣輸運系統(tǒng)中使用鼓型消聲器能夠在低頻區(qū)域內(nèi)取得較佳的降噪效果。使用Green函數(shù)和Kirchhoff-Helmholtz積分來計算矩形管道中膜片的輻射聲場，進一步計算得到膜片振動引起的、作用在膜片上的輻射聲壓和消聲器的傳遞損失。對比驗證表明，所提出的解析法的計算結果和有限元仿真結果吻合良好。計算結果表明：通過簡單地調(diào)節(jié)膜片的固有頻率不能達到拓寬雙腔并聯(lián)鼓型消聲器消聲頻帶的目的；增大膜片和管道的距離將降低鼓型消聲器的傳遞損失；將單腔鼓型消聲器分為兩個串聯(lián)腔室后，可以通過長短腔室傳遞損失曲線的互補實現(xiàn)寬頻降噪效果，并且每個膜片所需的優(yōu)化張緊力下降，但是腔室分離之后低頻消聲效果將降低。

關鍵詞：鼓型消聲器；格林函數(shù)；消聲特性；解析計算

收稿日期：2014-07-09修改稿收到日期：2014-08-29

中圖分類號:TH212；TH213.3

文獻標志碼：A

DOI:10.13465/j.cnki.jvs.2015.17.026

Abstract:A drumlike silencer consists of an expansion chamber covered by light membranes under high tension. Theoretical and experimental study showed that introducing a drumlike silencer into a typical air conveying system can achieve a satisfactory quieting effect in a low-frequency region. Here, Green’s function and Kirchhoff-Helmholtz integral were used to solve the sound radiation of a membrane in a rectangular duct. After the vibration velocity of the membrane was obtained, the pressure perturbation induced by the membrane oscillation and the transmission loss of the silencer were calculated. The transmission loss calculated with the analytical method agreed well with that of the finite element method simulation. The results showed that simply adjusting the natural frequencies of membranes can’t broaden the acoustic attenuation bandwidth of the drumlike silencer with two parallel cavities; and the performance of the silencer may degrade when the distance between the membrane and the duct increases; when the single cavity of a drumlike silencer is divided into two tadem cavities, the TL curves induced by longer and shorter cavities can compensate each other and the broad band acoustic attenuation can be reached, the optimal tension for each membrane can also drop, but the acoustic attenuation performance within a low-frequency region declines.

Acoustic attenuation performance of a drumlike silencer

ZHAOXiao-chen,LIUGong-min,ZHANGWen-ping(College of Power and Energy Engineering, Harbin Engineering University, Harbin 150001, China)

Key words:drumlike silencer; Green’s function; acoustic attenuation characteristics; analytical method

管道噪聲的被動控制方法從機理上講分為阻性措施和抗性措施。對于傳統(tǒng)的抗式結構，聲波在不同消聲器元件的連接處由于阻抗不匹配而發(fā)生反射，從而使下游透射聲能量降低[1]。但是傳統(tǒng)被動消聲元件多存在截面突變結構，從而造成較多的阻力損失。Huang[2-3]提出了一種新型的鼓型消聲器(Drumlike silencer)，其通過沿管道流向平齊鑲嵌安裝的張緊膜片改變管壁阻抗，從而在管道通流截面不變的情況下向上游反射聲波，理論分析[4]和實驗[5]表明，該類型消聲器在使用優(yōu)化后的膜片質(zhì)量和膜片張緊力的情況下，在膨脹腔消聲器消聲性能曲線的前兩個衰減拱形域的頻率范圍內(nèi)消聲效果大大優(yōu)于膨脹腔消聲器。

1單腔室鼓型消聲器分析方法

1.1單腔室鼓型消聲器計算模型

單腔室鼓型消聲器的模型見圖1(a)，兩個張緊的膜片將膨脹腔消聲器的腔室和主管道分離開，從而構成了鼓型消聲器。若兩個膜片完全相同時，由于結構的上下對稱性，則可以只考慮消聲器的上半部分區(qū)域，見圖1(b)。對于矩形管道中的鼓型消聲器，當側邊張緊力不大時，三維聲學計算結果和二維計算結果差別不大[15]。因此，本文只建立了該消聲器的二維計算模型。

圖1　單腔室鼓型消聲器模型(一半) Fig.1 The drumlike silencer with a single cavity (a half)

整個消聲器的內(nèi)部結構形狀類似于一個簡單膨脹腔，管道高度為2ha，膨脹腔高度為hb，膨脹腔長度為L。沿管道方向平齊裝有張緊的膜片，膜片把流體區(qū)域分割成兩個部分：外側的腔室流體域和內(nèi)側的主管道流體域。主管道側流體域的聲速為c0，密度為ρ0，腔室側流體域的聲速為c1，密度為ρ1。

膜片和膨脹腔外壁構成的b空間內(nèi)的聲壓分布為pb，貼近膜片上側處的聲壓為pbl；膜片和管道構成a空間，該空間內(nèi)的聲壓為pa，貼近膜片下側處的聲壓為pau。膜片的面密度為ml，兩端的單位長度張緊力為Tl，膜片兩側邊界條件為簡支。

1.2單腔室鼓型消聲器b空間內(nèi)聲壓分布

當不考慮z方向時，b空間內(nèi)的的廣義Green函數(shù)為[16]

(1)

式中:(x,y)為觀察點坐標，(x′,y′)為源點坐標。b空間(m,n)階特征函數(shù)為：

(2)

模態(tài)質(zhì)量

(3)

(4)

由Kirchholff-Helmholtz積分表達式可知，b空間內(nèi)的聲壓分布為[17]：

(5)

(6)

則腔室側貼近膜片的聲壓pbl=pb(x,ha)，利用x方向特征函數(shù)的正交性可以得到：

(7)

得到腔室模態(tài)輻射阻抗：

(8)

式中：

(9)

(10)

1.3單腔室鼓型消聲器a空間內(nèi)聲壓分布

a空間內(nèi)，無限長管道內(nèi)的廣義Green函數(shù)[16]

(11)

(x,y)為觀察點坐標，(x′,y′)為源點坐標。管道截面特征函數(shù)

(12)

模態(tài)質(zhì)量

(13)

x方向波數(shù)

(14)

a空間內(nèi)聲壓

(15)

a空間內(nèi)貼近膜片處的聲壓

pau=pa(x,ha)

(16)

考慮到

(17)

則利用x方向特征函數(shù)的正交性可以得到：

(18)

管道側模態(tài)輻射阻抗表達式為：

(19)

式中:

(20)

1.4單腔室鼓型消聲器傳遞損失求解

(21)

對于消聲器的二維計算，膜片的振動方程簡化為一維的弦振動方程：

ml(?2ηl/?t2)-Tl(?2ηl/?x2)-

(pau+pi-pbl)=0

(22)

考慮到：

(?2ηl/?t2)=-jω·v

(23)

(?2ηl/?x2)=-(1/jω)·(?2v/?x2)

(24)

(25)

使用Galerkin方法[2]，在式(22)兩邊同時乘以(2/L)sin(qπx/L)，并對x在[0,L]上積分，并將式(23)、(24)和(25)代入，得到

(26)

式中：

(27)

(28)

在本文的實際計算中，振動模態(tài)和聲模態(tài)均取至有限項數(shù)，例如：s=1,2,3,…,S，m=0,1,2,…,M，n=0,1,2,…,N，下文對此不再特殊說明。求解線性方程組式(26)，即可得到膜片振動的模態(tài)振速系數(shù)Vs。

求出Vs后，代入a空間聲場表達式(15)，考慮到當頻率低于管內(nèi)一階截止頻率時，無窮遠處管內(nèi)高次波已經(jīng)完全衰減，只取n=0,x=+∞，則傳遞損失

(29)

式中：

(30)

2雙腔并聯(lián)鼓型消聲器分析方法

2.1雙腔并聯(lián)鼓型消聲器計算模型

雙腔并聯(lián)鼓型消聲器的模型見圖2。

圖2　雙腔并聯(lián)鼓型消聲器模型 Fig.2 The drumlike silencer with two parallel cavities

管道高度ha，膨脹腔被張緊的下膜片(l)和張緊的上膜片(u)分為兩個矩形空間c和b，下部分矩形空間b長度為L，高度為hb，上部分矩形空間c長度為L，高度為hc；上膜片和膨脹腔外壁構成的空間c內(nèi)的聲壓分布為pc，貼近上膜片上側處的聲壓為pcl；上膜片和下膜片構成的空間b內(nèi)的聲壓分布為pb，貼近上膜片下側處的聲壓為pbu，貼近下膜片上側處的聲壓為pbl；下膜片和管道構成空間a，該空間內(nèi)的聲壓為pa，貼近下膜片下側處的聲壓為pau。兩個膜片的面密度分別為ml和mu，兩個膜片兩端的單位長度張緊力分別為Tl和Tu。介質(zhì)聲速為c0，密度為ρ0。上、下膜片的振動速度分布分別為u(x)和v(x)。

2.2雙腔并聯(lián)鼓型消聲器a、b、c空間內(nèi)聲壓分布

對于雙腔并聯(lián)鼓型消聲器的b空間，Green函數(shù)Gb(x,y|x′,y′)表達式與單腔室b空間Green函數(shù)表達式(1)類似，與單腔室b空間不同的是：雙腔并聯(lián)情況下，b空間內(nèi)的聲壓由上膜片輻射聲場pb1和下膜片輻射聲場pb2共同組成。因此上膜片下側聲壓pbu也由兩部分組成，即

pbu=pb(x,ha+hb)=

pb1(x,ha+hb)+pb2(x,ha+hb)

(31)

令上膜片振動速度分布為：

(32)

下膜片振動速度分布為：

(33)

與1.2節(jié)中的過程類似，利用x方向特征函數(shù)的正交性可以得到：

2.3雙腔并聯(lián)鼓型消聲器傳遞損失求解

對入射聲波做變換得到入射系數(shù)：

(36)

上膜片的振動方程為：

-mujωu-(-Tu/jω)(?2u/?x2)-

(pbu-pcl)=0

(37)

使用Galerkin方法，在式(37)兩邊同時乘以(2/L)sin(qπx/L)，并對x在[0,L]上積分，得到：

(38)

式中：

(39)

下膜片的振動方程為：

-mljωv-(-Tl/jω)(?2v/?x2)-

(pau+pi-pbl)=0

(40)

同理，使用Galerkin方法，可以得到

(41)

聯(lián)立線性方程組(38)和(41)，可以求解得到模態(tài)振速Vs和Ut。最后，與式(29)和式(30)表示的過程類似，可以得到雙腔并聯(lián)鼓型消聲器的傳遞損失。

3雙腔串聯(lián)鼓型消聲器分析方法

3.1雙腔串聯(lián)鼓型消聲器計算模型

雙腔串聯(lián)鼓型消聲器的模型見圖3。

圖3　雙腔串聯(lián)鼓型消聲器模型 Fig.3 The drumlike silencer with two in-line cavities

膨脹腔被分為兩個矩形空間b和d，左部分矩形空間b長度為L1，高度為hc，右部分矩形空間d長度為L2，高度也為hc；貼近左膜片(1)上側處的聲壓為pbl，貼近右膜片(2)上側處的聲壓為pdl；貼近左膜片下側處的聲壓為pau，貼近右膜片下側處的聲壓為pcu，空間a內(nèi)的聲壓為p。左右兩個膜片的面質(zhì)量密度分別為m1和m2，左右兩個膜片兩端的單位長度張緊力分別為T1和T2。介質(zhì)聲速為c0，密度為ρ0。

3.2雙腔串聯(lián)鼓型消聲器a、b、c、d空間內(nèi)聲壓分布

令左膜片的振速分布為：

(42)

令右膜片的振速分布為：

(43)

(44)

(47)

3.3雙腔串聯(lián)鼓型消聲器傳遞損失求解

對于雙腔串聯(lián)鼓型消聲器，對入射聲波需要做兩次變換以得到入射系數(shù)：

(48)

(49)

左膜片的振動方程為：

-m1jωv-(-T1/jω)(?2v/?x2)-

(pau+pi-pbl)=0

(50)

使用Galerkin方法，在式(50)兩邊同時乘以(2/L1)sin(qπx/L1)，對x在[0,L1]上積分，得到：

(51)

同理，對于右膜片，重復(50)和(51)的步驟可以得到：

(52)

聯(lián)立線性方程組(51)和(52)，可以求解得到模態(tài)振速Vs和Ut。與式(29)和式(30)表示的過程類似，可以得到雙腔并聯(lián)鼓型消聲器的傳遞損失。與單腔和雙腔并聯(lián)鼓型消聲器不同的是，雙腔串聯(lián)鼓型消聲器的下游透射聲場的計算需要考慮左右兩個膜片共同作用的影響。

4結果及分析

與普通的抗式結構消聲器相比，影響鼓型消聲器的聲學性能的因素更多。為了能在分析問題時減少考慮變量的個數(shù)，用三個基本的參量，即ρ0、ha和c0，來對上述推導過程中的各個物理量進行無量綱化處理。這樣處理之后，分析鼓型消聲器的性能時就能不用考慮介質(zhì)和相應管道高度的影響，從而得出在不同種介質(zhì)和不同管道尺寸的情況下的一般性規(guī)律。以單腔室鼓型消聲器，列出所用的無量綱化過程如下[4]：

x*=x/2ha,y*=y/2ha,hb*=hb/2ha,

f*=2fha/c0,ω*=2ωha/c0,L*=L/2ha,

ml*=ml/haρ0,p*=p/ρ0(c0)2,

(53)

式中，帶*的為相應的無量綱量。

當鼓型消聲器的外形尺寸確定以后，膜片的面密度和張緊力就決定了其聲學性能。膜片的張緊力與膜片的面密度需要精準地配合才能使鼓型消聲器的傳遞損失達到最理想的狀態(tài)。定義鼓型消聲器的傳遞損失基準值為TLcr，若鼓型消聲器在[flow,fup]頻率區(qū)間上傳遞損失均大于TLcr，則將[flow,fup]定義為鼓型消聲器有效作用頻帶[4]。鼓型消聲器的最優(yōu)參數(shù)組合應當能使fup/flow取得最大值。本文計算中取TLcr=3TLmax，其中TLmax是同樣結構尺寸下簡單膨脹腔消聲器在平面波理論下算得的拱形衰減域的最大消聲量。

同時應當注意的是：如果將鼓型消聲器中的膜片替換為彈性薄板，則彈性薄板的彎曲剛度將代替鼓型消聲器中的膜片張力，從而形成所謂的彈性板消聲器[8]。除了結構振動控制方程有所區(qū)別外，本文提出的方法可以稍做改動即可運用到二維彈性板消聲器的聲學性能分析中。對于二維結構，簡支彈性板可以簡化為簡支梁[8]，只需將本文的式(39)和(39)替換為簡支梁的相關參數(shù)即可。

4.1單腔室鼓型消聲器計算結果

基于上述計算方法，使用如式(54)的參數(shù)計算了單腔室鼓型消聲器的傳遞損失，并不斷優(yōu)化得到其最優(yōu)傳遞損失。本文方法的計算結果與有限元法(FEM)計算結果的對比驗證見圖4。

hb*=1,L*=5,ml*=2

(54)

圖4　單腔室鼓型消聲器的傳遞損失 Fig.4 The TL of the drumlike silencer with a single cavity

圖4中點劃線給出的基于平面波理論得到的同樣尺寸下的膨脹腔消聲器的傳遞損失?？梢钥闯?，對于式(54)的參數(shù)組合，單腔室鼓型消聲器的最優(yōu)消聲效果主要分布在有效作用頻帶f*∈[0.056，0.136]上，鼓型消聲器在這個區(qū)間上的消聲效果大大優(yōu)于同樣尺寸的膨脹腔消聲器。鼓型消聲器的寬頻效果主要在于其存在如圖4所示的三個傳遞損失峰值。前述的最優(yōu)消聲效果也是根據(jù)這三個峰值確定的，合理選擇膜片的張緊力和膜片的面密度，使傳遞損失曲線上的三個峰值相互靠近并盡量使峰峰間的谷值合理，這樣鼓型消聲器才能具有寬頻范圍的大消聲量。

4.2雙腔并聯(lián)鼓型消聲器計算結果及分析

基于上述計算方法，使用如式(55)參數(shù)計算了雙腔并聯(lián)鼓型消聲器的傳遞損失。為了更好地驗證本文方法的準確性，令式(55)中的兩個腔室的高度不同，兩個膜片的參數(shù)也不同。計算的結果對比驗證見圖5。

hb*=0.4,L*=5,ml*=2,Tl*=0.95

(55)

圖5　雙腔并聯(lián)鼓型消聲器的傳遞損失 Fig.5 The TL of the drumlike silencer with two parallel cavities

圖5細實線給出的是使用本文上述方法計算得到的傳遞損失，計算時選取的模態(tài)截斷數(shù)為：S=T=Q=M=25，N=10；○為相應的FEM計算結果。從圖5中可以看出，兩者計算結果吻合良好，從而驗證了本文提出的雙腔并聯(lián)鼓型消聲器傳遞損失計算方法的準確性。

對于鼓型消聲器，張緊的膜片和其背后的腔室的共同作用類似于多個亥姆赫茲共振器。研究表明利用多個亥姆霍茲共振器的耦合作用可以拓寬消聲頻帶[18]。

鼓型消聲器的聲反射性能與膜和腔室的固有頻率有關，膜的固有頻率與膜的邊界條件、面質(zhì)量、張緊力有關，而腔室的固有頻率與腔室的尺寸有關。在簡支邊界下，膜結構的固有頻率與膜的張緊力成正比，與膜的面密度成反比[16]。

從這一點出發(fā)，在腔室的尺寸保持不變的前提下，調(diào)節(jié)雙腔并聯(lián)鼓型消聲器中上、下膜的張緊力和面密度的組合，從而使兩個膜片的固有頻率分離，應當能有助于實現(xiàn)寬帶的消聲效果。式(55)中的參數(shù)組合中，相對于下膜片，上膜片的張緊力小、面密度大，因此上膜片的結構振動的固有頻率低于下膜片的固有頻率。圖6中的粗實線是使用式(55)的參數(shù)組合計算出的并聯(lián)雙腔、雙膜片對應的傳遞損失，細實線是單腔室、單膜片對應的傳遞損失。從圖6可以看出，相比于單腔室單膜片，使用具有不同固有頻率的并聯(lián)雙模片并不能使有效消聲頻帶拓寬。由于鼓型消聲器中的膜片和腔室是完全耦合的，因此，通過簡單地調(diào)節(jié)膜片的固有頻率來拓寬雙腔并聯(lián)鼓型消聲器傳遞損失曲線的方法并不恰當。所以，通過改變結構尺寸和膜片參數(shù)，重復計算并篩選出最優(yōu)傳遞損失，才是雙腔并聯(lián)鼓型消聲器最切實有效的優(yōu)化方法。

圖6　單腔和雙腔并聯(lián)鼓型消聲器的傳遞損失 Fig.6 The TL of the drumlike silencers with a single cavity or two parallel cavities

4.3膜片分布位置對傳遞損失的影響

膜片在腔室內(nèi)不同位置時的傳遞損失，可以用虛擬膜片法得到。所謂虛擬膜片法，就是在雙腔并聯(lián)鼓型消聲器計算模型中將下膜片的張緊力和面質(zhì)量均設置為0，這樣就相當于在腔室和管道的連接處存在一個無質(zhì)量、無剛度的膜，從而保證了腔室和管道求解域交界面上的聲壓和質(zhì)點振速連續(xù)；而上膜片按實際膜片的參數(shù)進行設置。

令膜片距離管道和腔室交界面的偏移量為δ，見圖7，則由式(53)可得到無量綱偏移量δ*=δ/2ha。

從圖8(a)可以看出，當膜片的偏移量較小時，膜片偏移量的增加與背腔的高度減小[19]帶來的影響是類似的，均能使傳遞損失曲線整體降低。

圖7　膜片分布位置示意圖 Fig.7 Configuration of the membrane position

圖8　TL隨膜片分布位置的變化 Fig.8 The variation of TL versus the membrane position

隨著膜片偏移量的進一步增加，膜片外側背腔內(nèi)的容積越來越少，背腔側輻射聲剛度逐漸增加，在同樣的入射聲激勵下膜片的振動響應越來弱，其聲輻射能力越來越弱，三個相鄰的共振峰被削弱和分散，整體傳遞損失曲線逐漸向膨脹腔的曲線靠近，最終曲線趨近于膨脹腔消聲器的拱形衰減曲線，見圖8(b)。

4.4雙腔串聯(lián)鼓型消聲器計算結果及分析

基于上述計算方法，使用如式(56)的參數(shù)計算了雙腔串聯(lián)鼓型消聲器的傳遞損失。計算的結果對比驗證見圖9，圖9表明兩種方法計算的結果吻合良好，從而驗證了本文提出的計算雙腔串聯(lián)鼓型消聲器傳遞損失的方法的準確性。

(56)

在消聲器的設計中，將多節(jié)不同長度的擴張腔串聯(lián)是錯開單個擴張腔通過頻率的有效方法。多腔室串聯(lián)不但能夠改善消聲器的通過頻率，還能提高總的消聲量[1]?；谏鲜鲈恚疚挠嬎懔穗p腔串聯(lián)鼓型消聲器的傳遞損失，并和單腔鼓型消聲器的效果進行了對比。

圖9　雙腔串聯(lián)鼓型消聲器的傳遞損失 Fig.9 The TL of the drumlike silencer with two in-line cavities

首先對不同膜片長度(腔室長)的單腔鼓型消聲器進行了計算和優(yōu)化。優(yōu)化參數(shù)及消聲頻帶詳見表1。

表1　單腔鼓型消聲器優(yōu)化參數(shù)及消聲頻帶

注：opt代表優(yōu)化后的參數(shù)

從表1中可以看出，隨著膜片長度的減小，膜片所需的優(yōu)化張緊力和優(yōu)化面質(zhì)量均下降，而有效消聲頻帶的下限和上限卻向高頻移動。這說明使用短膜片(短腔室)將有助于降低鼓型消聲器對高張緊力的要求。但同時膜片長度的減少也將使有效作用頻帶整體向高頻移動，不利于消減低頻聲。鼓型消聲器屬于抗式消聲結構，其膜片長度總是與有效作用頻帶對應的波長相關，所以若要消減低頻噪聲，仍然需要使用較長的膜片。

圖10對比了將L*=5的單腔鼓型消聲器均分為包含兩個長度各為L*=2.5短膜的鼓型消聲器之后的消聲量變化。可見將整體長腔分均分為兩個相同、串聯(lián)的短腔之后，傳遞損失曲線基本相當于每個短腔單獨作用時傳遞損失曲線的疊加。由于每個L*=2.5短膜的主要消聲頻率比L*=5長膜的更高，因此分腔之后消聲器低頻區(qū)消聲效果變差，而高頻區(qū)域降噪作用加強，同時有效消聲頻帶變寬，單個膜片所需的優(yōu)化張緊力也有所下降。

從表1中也可以看出，L*=4對應的有效消聲頻帶的上限與L*=1對應的有效消聲頻帶的下限接近。因此，如果將L*=5的單腔鼓型消聲器分為L1*=4和L2*=1兩個腔室串聯(lián)，這兩個串聯(lián)腔室的有效作用頻帶將會實現(xiàn)互補。圖11給出了此種方案下單腔和串聯(lián)雙腔的傳遞損失對比。

圖10　單腔和雙腔串聯(lián)鼓型消聲器的傳遞損失 Fig.10 The TL of the drumlike silencer with a single cavity or two in-line cavities

圖11　單腔和雙腔串聯(lián)鼓型消聲器的傳遞損失 Fig.11 The TL of the drumlike silencer with a single cavity or two in-line cavities

從圖11中可以看出，長短腔串聯(lián)搭配的效果基本上是各個獨立的腔室作用的疊加，實現(xiàn)了其消聲頻帶的互補；在消聲器的外部尺寸保持不變的條件限制下下，相對于單腔室方案，雖然兩腔室方案的作用頻帶下限有所上升，但是卻換來了更寬頻的消聲效果。

5結論

本文使用Green函數(shù)和Kirchhoff-Helmholtz積分來計算膜片的輻射聲場，從而得到膜片的振動速度，最后計算得到矩形截面管道鼓型消聲器的傳遞損失。并將單腔鼓型消聲器的二維數(shù)學模型推廣到雙腔并聯(lián)和雙腔串聯(lián)鼓型消聲器的聲學計算中，利用虛擬膜片法研究了膜片在腔室內(nèi)分布位置的不同對消聲器聲學性能的影響。本文計算結果與有限元法計算結果吻合良好，從而驗證了本文方法計算鼓型消聲器消聲特性的準確性。

針對鼓型消聲器的計算和分析表明：

對于雙腔并聯(lián)鼓型消聲器：由于結構振動和聲場之間的強烈的耦合作用，通過簡單地調(diào)節(jié)膜片的固有頻率并不能達到拓寬消聲頻帶的目的；鑒于目前沒有更加直觀的方法能計算傳遞損失峰值與膜片參數(shù)的直接關系，因此不斷改變結構尺寸和膜片參數(shù)進行計算和篩選仍然是最適用的優(yōu)化方法。

增大膜片和管道的距離，其作用類似于縮減腔室的容積，從而降低了鼓型消聲器的傳遞損失。

單腔鼓型消聲器分為兩個串聯(lián)腔室后，將使每個腔室內(nèi)膜片所需的優(yōu)化張緊力下降，有利于該類消聲器的應用，但是腔室分離之后低頻消聲效果將變差。

雙腔串聯(lián)鼓型消聲器可以通過長短腔室傳遞損失曲線的互補實現(xiàn)寬頻降噪效果。

參考文獻

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