关于GT-Power的传递损失计算分析规范

关于GT-Power的传递损失计算分析规范

一 理论知识

传递损失定义：声音经过消音元件后声音能量的衰减，即入射升功率级和透射声功率级的差值。传递损失用TL（Transmission Loss）表示：

LTL LW1 LW2p12W1 10 10lg2W2p2

式中：LTL——升功率传递损失；

LW1、LW2——消声器入口和出口的升功率级；

W1、W2——消声器入口处和出口处的升功率，W；

p1、p2——消声器入口处和出口处的声压，Pa。

传递损失特点：①没有包括声源和管道终结端的声学特性，只与自身的结构相关；②在评价单个消声元件的消声效果或初步评估系统的消声性能时，通常用传递损失；③传递损失是评价消声元件消声效果最简单的一种方法。

二 计算模块说明

使用GT-Power软件计算TL需要以下几个模块：

（1） “EndFlowSpeaker”模块：从最小频率到最大频率的各个声波叠加，

产生一个随机的白噪声，作为分析消声器的声源。可以通过对声源激

发频率进行设置，以验证消声器结构对不同声波频率段的通过性。

Mean velocity：平均速度，也就是流体流动的情况，一般如果是声

学测试都在静态进行，那么设为0或者很小数值即可。但是0m/s

会导致计算难以收敛，因此设置为1m/s比较好。

Velocity amplitude：推荐为mean velocity的1/5。

Temperature：定义流体温度，可参照实际测量试验环境设置。

Composition：定义流体的组成，可参照实际测量试验环境设置。

Maximum frequency：定义生成白噪声源的最大频率。对GT-Power

而言，1000-1200Hz以内的计算结果比较准确。最大为3150Hz，可

根据计算需要选择合适的数值。

Driver object（gives base frequency）：定义生成白噪声源的最小频率。

Rational speed的单位改为Hz，在GT-Power中，默认所能计算的最

大谐次为500，即maximum frequency/rational speed<=500。对于最

大谐次，可通过output setup中other output栏的maximum number of

harmonics stored进行修改。

（2） “pipe”模块：设置管路。

Diameter：管路内径，其值同与其连接的消声器管路内径相同。

Length：管路长度，设为100mm。

（3） “Sensor”模块：定义麦克风相对于管路的放置位置，进口处为0，

出口处为1。

（4） “AcoustTransloss”模块：通过4个外置麦克风之间的自相关谱和

互相关谱得到声功率级之差，计算传递损失。具体来讲，根据Chung，

J.Y.和D.A. Blaser在1980年9月发表的“Transfer Function Method of

Measuring In-Duct Acoustic Properties, Part 1 Throry”所介绍的方法，

通过把每一个测量点的压力波动信号分解成向前的入射波河向后的

入射波两部分，根据声波传播的波动方程，分别在系统的两个位置：

一个在消声元件的上游，一个在消声元件的下游都进行这种分解，这

样就可以求解出上游的入射声压和下游的投射声压，在根据自相关和

互相关谱得到声功率级之差。上游和下游的两组麦克风必须距离很近，

大约距离1～2离散长度，并且麦克风必须与消声元件的进口和出口

很近，这样讲摩擦和热传递度传递损失的影响降到最低。其原理如下

图所示。

图 传递损失模拟计算原理图

Maximum frequency：传递损失分析的最大频率，要求不大于在

“EndFlowSpeaker”模块中的maiximum frequency项设置。

High frequency filter：推荐选择24，更多知识可参考Acoustic.pdf中

1.3的介绍。

Base frequency driver：与在“EndFlowSpeaker”模块中的Driver object

项一致。

Distance between upstream microphone

：上游两个麦克风的距离，设

为50mm。管子长尾100mm，麦克风分别放置在管子的1/4和3/4

处，因此，麦克风距离为100*（3/4-1/4）=50mm。

Distance between downstream microphone：上游两个麦克风的距离，

设为50mm。

（5） “EndFlowAnechoic”模块：使用GT-Power默认。

三 举例

下面将举例说明使用GT-Power软件计算消声器传递损失的过程。

1. 消声器离散

在GEM3D中打开消声器模型，并离散。

对消声器模型截图保存。消声器模型截图大小为800×600，格式采用JPEG（*.jpg;*.jpeg）。截图时消声器的摆放位置，采用等测视图，要求尽可能反应清楚所有结构的位置及端面形状。左端为消声器进口，右端为消声器出口。

2. 生成Subassembly文件

在GT-ISE中打开上步生成的离散文件。按Crtl+A键，全选。将鼠标放到其中任何一个元件上，当鼠标变成手形后，点击右键，出现下拉菜单，点选Creat Subassembly，则所有元件被创建为一个大的组件，右键单击此模块，在弹出的下拉菜单处选择Rename Part，填入名字。

按Delete，删除进出口端的装配连接模块（SubAssExternalConn）。拖曳Genaral数据库中的模块“SubAssembly”下“SubAssInternalConn”到模型管理区域。

在模型管理区域中找到上述拖曳过来的“SubAssInternalConn”，将“def”拖曳到模型区域中，放置在删除了的“mufPrif13”处，并创建连接。

对消声器出口处，采用同样的操作。

3. 创建管件实体

拖曳Flow数据库中的模块 “EndFlowSpeaker”和模块“EndFlowAnechoic”下实体“def”到模型中。拖拽Acoustics数据库下的 模块“AcoustTransLoss”,拖拽Control数据库下的模块“SensorConn”的实体“def”到模型管理区域中。

双击“pipe”， 输入如下参数。本例中假设壁面与外部环境无热传递，在常温下计算传递损失。

双击MuffInit，选择FluidInitialState，定义流体的温度、压力及组成分别为294K、1bar和air（空气，O2占23.3%，N2占76.7%）。

注意：管件的进出口内径，其值同消声器进出口端管路内径相同。本例中，消声器进出口端直管的内径为45mm，因此此处管件的进出口内径设为45mm。

4. 创建白噪声源

双击“EndFlowSpeaker”，输入如下参数。一般，为获得较好的收敛性，Velocity Amplitude为Mean Velocity的1/5比较合适。

双击base_freq，选择driver，设置Rational Speed单位为Hz，其值为2。这样，运行模型时，将记录2Hz、4Hz、6Hz…1000Hz的传递损失结果。若需Maximum Frequency设置为3000，Rational Speed可设置为10Hz。

注意：Maximum Frequency/Rational Speed≤500。

5. 创建传递损失计算模型。

双击“AcoustTransLoss”，输入如下参数。

注意：此处的Maximum Fraquency不能高于白噪声源中的频率。

6. 创建麦克风模型。

双击“SensorConn”，定义两个麦克风实体，输入参数如下图所示。

Normalized Sensor Location for Pipe# Parts定义在管子长度方向上传感器的位置，管子入口定义为0，出口定义为1。因此，在“AcoustTransLoss”中，

Distance

between Upstream/Downstream Mircophone设为50mm，Distance=管路长度length*（0.75-0.25）

7. 模型的搭建

在模型管理器中将每个元件都定义好后，把这 …… 此处隐藏：2751字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……