Разработка современных метов расчета и поектирования автомобильных глушителей шума с требуемыми характеристиками

• Автор: Комкин, Александр Иванович
• Шифр специальности: 01.04.06
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 411 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1 ОБЗОР И СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ МЕТОДОВ МОДЕЛИРОВАНИЯ И РАСЧЕТА ГЛУШИТЕЛЕЙ ШУМА

1Л Методы моделирования и расчета глушителей шума

1ЛЛ Метод электроакустических аналогий

1Л .2 Упрощенные методы расчета глушителей шума

1 Л.З Метод передаточных матриц

1Л .4 Метод конечных элементов

1.2 Обзор работ по моделированию типовых элементов глушителей шума

1.2.1 Прямой канал с жесткими стенками

1.2.2 Неоднородности в канале
1.2.3 Перегородка в канале
1.2.4 Камерные глушители шума
1.2.5 Резонаторные глушители шума
1.2.6 Глушители шума с перфорированными трубами
1.2.6 Диссипативные глушители шума
1.2.7 Активные глушители шума
1.3 Применение теории подобия к расчету и проектированию глушителей шума
1.4 Особенности расчета глушителей шума для двигателей внутреннего сгорания
1.4.1 Моделирование и расчет глушителей газодинамического шума методом электроакустических аналогий
1.4.2 Гибридный метод моделирования систем впуска и выпуска
1.4.3 Сравнительный анализ методов проектирования систем впуска и выпуска
1.5 Постановка задач для данной работы
2 РАСПРОСТРАНЕНИЕ ЗВУКОВЫХ ВОЛН В КАНАЛАХ
2.1 Звуковые волны в прямом канале с вязкой теплопроводной средой
2.1.1 Общая система уравнений
2.1.2 Общее решение для прямого канала
2.1.3 Канал прямоугольного поперечного сечения
2.1.4 Плоская задача для канала в виде двух параллельных стенок
2.1.5 Канал круглого поперечного сечения
2.1.6 Распространение звука в широких относительно глубины проникновения вязких волн каналах
2.1.7 Матрица передачи прямого канала для плоской волны
2.1.8 Распространение звуковых волн в каналах с движущейся воздушной средой
2.2 Внезапное изменение сечения канала
2.2.1 Общие положения
2.2.2 Основные уравнения
2.2.3 Акустический импеданс внезапного изменения сечения канала
2.2.4 Присоединенная длина внезапного изменения сечения канала
2.2.5 Матрица передачи и потери передачи скачка сечения канала
2.2.6 Формирование плоской волны за скачком сечения канала
2.3 Диафрагма в канале
2.3.1 Расчетная схема
2.3.2 Теоретический анализ импеданса диафрагмы
2.3.3 Учет толщины диафрагмы
2.3.4 Конечно-элементное моделирование
2.4 Выводы по главе
3 КАМЕРНЫЕ ГЛУШИТЕЛИ ШУМА
3.1 Глушитель шума в виде камеры расширения
3.2 Простейшая математическая модель камеры расширения
3.3 Упрощенная математическая модель камеры расширения
3.4 Обобщенная математическая модель камеры расширения
3.5 Сравнение аналитических моделей камеры расширения
3.6 Конечно-элементная модель камеры расширения
3.7 Влияние на характеристики камеры расширения газового потока
3.8 Двухкамерные глушители шума
3.9 Характеристики камерных глушители шума с учетом потерь на трение
3.10 Интегральная оценка эффективности камерных глушителей
3.11 Оптимизация камерных глушителей шума
3.12 Выводы по главе

4 РЕЗОНАТОРНЫЕ ГЛУШИТЕЛИ ШУМА
4.1 Общие положения
4.2 Простейшая модель резонатора Гельмгольца
4.2.1 Описание модели
4.2.2 Резонатор Гельмгольца как ответвление в канале
4.2.3 Резонатор Гельмгольца в канале как излучатель
4.2.4 Выбор геометрических параметров резонатора Гельмгольца
4.3 Упрощенная модель резонатора Гельмгольца
4.3.1 Описание модели
4.3.2 Оценка собственной частоты резонатора Гельмгольца
4.3.3 Потери передачи резонатора Гельмгольца в канале
4.4 Обобщенная модель резонатора Гельмгольца
4.4.1 Описание модели
4.3.2 Акустические характеристики резонатора Гельмгольца
4.5 Оценка собственной частоты резонатора Гельмгольца
4.6 Труба конечной длины с импедансной задней стенкой
4.7 Скачок сечения канала с импедансной боковой поверхностью
4.7.1 Простейшая модель
4.7.2 Учет затухающих высших мод
4.8 Резонансно-камерные глушители шума
4.9 Выводы по главе
5 КОМБИНИРОВАННЫЕ ГЛУШИТЕЛИ ШУМА
5.1 Общие положения
5.2 Концентрический резонатор
5.2.1 Математическая модель перфорированной секции
5.2.2 Матрица передачи перфорированной секции
5.2.3 Матрицы передачи концентрических резонаторов
5.2.3.1 Концентрический резонатор с полной перфорацией
5.2.3.2 Концентрический резонатор с частичной перфорацией
5.2.3.3 Матрица передачи резонатора с заглушкой
5.2.4 Потери передачи концентрического резонатора
5.2.5 Сравнение расчетных и экспериментальных данных

теме осуществляется с помощью внешнего источника энергии. Именно по этой причине такие системы называются активными, в отличие от пассивных систем, не требующих дополнительных затрат энергии.
Системам активного гашения (САГ) шума посвящено большое количество работ отечественных и зарубежных авторов. При этом количество публикаций постоянно возрастает. Область применения активных систем постоянно расширяется, охватывая в настоящее время не только акустические, но и вибрационные, и электромагнитные поля. Описанию общих методов активного гашения звука и устройству активных систем посвящены монографии Е.М. Бабасовой и др. [4], Нельсона и Эллиотта [500], Куо и Моргана [435], Хансена и Шнайдера [338].
В относительно короткой истории становления науки активного гашения волновых полей можно выделить несколько этапов. Первый этап берет начало с появления первого патента по активным системам в 30-е годы и заканчивается в 70-е годы и характеризуется как время первых попыток перехода от идеи к практической реализации метода активного гашения шума. Бурное развитие микроэлектроники в начале 80-х годов ознаменовало начало нового этапа в развитии САГ - создание адаптивных САГ шума с использованием микропроцессорной техники. Это время излишне оптимистичных прогнозов на быстрое и широкое внедрение таких систем для борьбы с шумом. Однако этим прогнозам не суждено было сбыться. Сложилась довольно парадоксальная ситуация: во многих исследовательских центрах мира с успехом демонстрировали экспериментальные варианты САГ, но в 90-е годы лишь несколько специализированных компаний, создавали и успешно внедряли промышленные образцы САГ шума, главным образом в системах вентиляции и системах индивидуальной защиты от шума. Почему же темпы практического использования САГ для борьбы с шумом в индустрии оказались далеко не столь высокими, как ожидалось? Причин этому несколько.
Во-первых, снижение шума активным методом является комплексной дисциплиной, требующей для ее успешного применения знания не только основ теоретической и технической акустики, но также специализации в области цифровой обработки сигналов, теории управления, электроники и технологии приборо- и машиностроения. Подготовка таких специалистов весьма непростая задача. С этой же проблемой связана и порой низкая компетенция персонала, что, по мнению некоторых авторов, предопределяет достаточно предвзятое отношение к применению САГ со стороны многих консультантов по технической акустике,