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水管路系统内部流体噪声会严重影响到管路系统自身和相连部件的稳定性以及外部环境的舒适性,降低管内噪声一般通过安装水管路消声器,但靠截面突变结构实现反声的传统抗式水消声器在消声和水动力方面都存在着缺陷:(1)在体积尺寸有限的情况下,消声器消声量很难进行提高;(2)膨胀腔一般都存在传递损失为零的通过频率,消声器整体的消声频带很窄;(3)膨胀腔流体阻力很大。在不允许消声容积大幅度增大和使用多级消声器的情况下,抗式消声器显然难以达到实际使用要求。 本文基于蓄能器和弹性滤波器吸收液压脉动的原理,在消声器扩张室内安装弹性橡胶环状膜结构,压力脉动作用到弹性膜上,会引起膜的振动变形,利用膜的弹性和橡胶的粘性吸收声波并对声能进行耗散,从而实现对水管路内流体噪声的吸收和控制。利用数值模拟对不同尺寸和结构的环状膜消声器消声性能进行仿真预测,并制造了膜消声器样机,通过实验测试消声器的实际性能,并与数值模拟结果进行比较。 首先,通过建模工具构建环状膜消声器内部水流场、橡胶模结构场和膜内声场的结构模型,并划分有限元网格,在 Virtual.Lab的声-振动耦合模块模拟弹性膜的消声过程,预测消声器传递损失,并分析传递损失随膜尺寸和膜材料变化的规律;研究了其他环状膜消声器结构方案,包括用环状膜并联共振管和双层膜结构形式。 加工出的环状膜消声器的实验样机后,搭建循环水管路对消声器实际工作情况进行模拟,通过实验测出环状膜消声器在不同工况下的噪声衰减量以及插入损失;然后构建了厚壁管试验台架测定环状膜消声器的传递损失,实验测出的消声器传递损失曲线与仿真预测的传递损失曲线趋势一致,且消声器在所测试的工况基本可以提供10-20dB的消声量,消声性能良好。