汽车排气系统-噪声

汽车排气系统---噪声

2007年11月

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PRESENTATION OVERVIEW 议程 噪声的基本知识 汽车排气系统(消声器)设计

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声波的产生和传播-噪声的基本知识1.声音是由物体的振动产生的。 —如用锤敲鼓，就会听到豉声，这时用手去摸豉面，就会感到鼓面在振动。不仅固体振动产 生声音，气体和液体振动也会发出声音，如火车的汽笛声，海水的波浪声。 2.声音只有在介质中才能传播。 —声音不仅可以在空气中传播,在固体和液体也可以传播. 3.振动在弹性介质中，以波的形式传播。这个弹性波叫做声波。 —声波在弹性介质中的传播过程可用下图说明。当振动体向右侧振动时，右侧邻近部分的空气 A受到挤压，密度增大，形成了密部，见上图(a)。由于空气具有弹性，A处的空气又要挤压B 处的空气，使B处的空气有变密的趋势。过了片刻，振动体向左振动时，A处造成了空穴，原 来密集的空气向空穴疏散，使A处密度下降，形成了疏部。与此同时，由于惯 性的作用，B处 的空气仍然受到挤压，形成了密部。B处的空气还要向右挤压，有使C处的空气变密的趋势， 见上图(b)。这样，随着振动体的振动，它周围的空气不断地疏密波动，声波不断向远方传播。 但是，声波在介质中传播的过程中，质介质本身并没有传走，仅在平衡位置附近振动。

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声波的产生和传播-噪声的基本知识—由于空气变密时，压强增大，变稀时压强降低，故声波的传播过程，实质上又是压力波传播的过

程。这种压力波作用于人的耳膜使其作相对振动，通过听觉神经使人产生声音的感觉。由于介 质质点振动方向的不同，波动分为横波与纵波。横波是指质点振动方向与波的传播方向垂直的 波，纵波是指质点振动方向与波的传播方向相同的波。空气中传播的声波即为纵波。 4.频率、波长和声速 —声源在1秒时间内完成的振动次数，称为频率，用f表示，单位为赫(Hz)。 —声源振动每往复一次的时间隔，称为周期，用T表示，单位为秒(s)。频率是周期的倒数。 对人耳来说，只有20-20000 Hz的振动才产生声音的感觉。高于20000 Hz 的声波叫超声，低于 20Hi的声波叫次波，人耳对超声和次声都无法感知。 —传声介质质点振动一次，声波所传播的距离称为波长，用λ表示，单位为米(m)。 —声波在介质中的传播速度称为声速，用c示，单位为米(m/s)。 声速、频率和波长之间的关系为:λ =c/f 传播介质不同，声速也不同。此外，声速还随介质温度变化而改变。常温(20 °C)和标准大气 压下，空气中的声速为344 m/s。随温度t的变化，声速为: —γ-流体的比热比；R-气体常数；T-热力学温度。 c

RT —声速随温度t的变化方程，可简化为：c=331.45+0.61t。 c c p RT 1.4 * 287 * (273 t ) 20 273 t 5、声波的传播 — 声源辐射的声波在某一时刻到达各点所形成的面，称为波阵面或波前，声波传播的方向常用声 线表示。按照波阵面的形状，可把声波分为球面波、平面波和柱面波等。 —球面波是以点声源为中心，在各向同性介质中均匀地向四面八方辐射，因而呈现出球面的波阵面。 球面波的声线为径向射线。在实际噪声控制中，许多声源均可简化为点声源来处理，如发动机 排气噪声，在1m远处，可近似地认为是点声源。

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声波的产生和传播-噪声的基本知识—平面波的波阵而为一平面，且在传播过程中诸波阵面彼此平行，其声线为一簇平行线，沿着一个 方向传播。在汽车发动机排气管道中传播的声改可看作是一种典型 的平面波。 — 柱面波的波阵面为同轴柱面，车辆在行驶中发出的噪声可近似地认为是柱面波。 — 声波在传播过程中。当遇到障碍物、不均匀介质或不同介质时，将发生反射、折射和衍射、干涉 等现象。由于声波的波长变化范围很大，空气中大约从17.2.到0.0172m,,相差一千倍，而且与一般 物休尺寸可以相比拟.因而发生的物理现象也就比较复杂。时，将发生反射、折射和衍射、干涉 等现象。 — ⑴声波的反射与折射 当声波遇到障碍物时，有可能发生反射，反射情况与声波的波长和障碍物的大小以及表面光滑 度有关。当声波波长比障碍物表面尺寸小时，很容易就反射回去。声波从介质1入射到介质2时， 在分界面上，一部分声能反射回介质1,其余部分穿过界面在介质2内继续向前传播，前者称反射 现象，后者称折射现象，如图所示。 —反射定律:反射线、入射线和界面的法线在同一平面内，人射线与反射线 分居于法线的两侧，且反射角θ1等于入射θ。 —折射定律:折射线、入射线和界面法线在同一平面内，入射角θ的正弦与 折射角θ2,的正弦之比，等于介质1与介质2中声速c1、c2之比， 即:sin θ/ sin θ2=c1/c2 可见，声线发生折射是由两种介质中的声速不同所决定的。因此，即使 在同一种介质中，若存在声速梯度时，也同样会产生折射现象。

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声波的产生和传播-噪声的基本知识—反射系数和一透射系数 反射声波和折射声波的声压幅值(P1max和P2max)、声强(I1和I2)与入射声波的声压幅值(Pmax) 声强(I)之比分别称为声压反射系数、声强反射系数和声压透射系数、声强透射系数。在各向 同性均匀介质中当声波是无哀减传播，斜入射时，则 声压反射系数为：

式中,Z1=ρ1*c1。 Z2=ρ2*c2, 称为介质的特性阻抗， ρ为介质密

度。 声压透射系数为：

声强反射系数为：

声强透射系数为：

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声波的产生和传播-噪声的基本知识由上述各式可知，声波在介质中传播时，反射系数和透射系数由两种介质的特性阻抗之比决定。因此可以利用声波 在多种介质传播过程中特性阻杭不相等就有反射波的原理，来控制噪声的传播。即在机械设计时，对同样厚度的隔声 屏障，用两种或两种以上的材料相叠，各层间造成界面，每层界面上便有一部分声能被反射回去。经过反射与再反射， 便有更多能量被各层介质所消耗。特别对于界面两侧介质的ρc乘积相差很大时更有效。所以在一些轻质材料中插人一 层密质材料，就是利用这个原理。

—⑵声波的绕射与干涉声波在传播途中遇到障碍物或其它不连续性时，其波阵面发生畸变，这种现象称为声绕射或衍射。也就是，部分声音能 够绕过障碍物的边缘前进。声绕射现象同障碍物的尺寸和声波波长的比值有关，如图所示。图中声影区是指由于障碍 物或折射关系，声线不能到达的区域，是安静的区域。

l一障碍物的线度尺寸;γ一声波波长 声波传播时，还可以互相叠加，这个现象叫做声波的干涉。当两个频率相同的声波以同样位相到达某一点时，即他们在 同一时间内将密部或疏部传到某一点时，则两波互相加强，合成振幅为两波振幅之和，如图 (a);如两波位相相反，则互 相减弱或完全抵消，合成振幅为两波振幅之差，如上图(b).产生干涉的波叫相干波。同时从两波源出发而到达相遇点时 所经路程之差，叫波程差。理论可以证明，在波程差等于零或波长的整数倍的各点，振动加强，幅达到最大；在波程差 等于半波长的奇数倍的各点，两声波是反相的，振动减弱，振幅最小。 当两个振幅和频率相同的波相干涉，在同一直线上沿相反方向传播时，叠加后产生的波称为驻波。可见，驻波是干涉的 一种特例，其特点是具有固定于空间的波节和波腹。波节是驻波中幅值为零的点，波腹是驻波中幅值最大的点，见上 图(c),且两相邻的波节〔或波腹)间的距, 等于相下波的半波长。

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声波的产生和传播-噪声的基本知识声源在封闭的室内辐射声波时，由于壁面的强烈反射,入射波与 …… 此处隐藏：5213字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……