Пассивные и активные резонаторы для локальных систем гашения звука

• Автор: Канев, Николай Георгиевич
• Шифр специальности: 01.04.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 134 с. : ил.

Введение ’

Глава 1. Гашение звука резонансными и активными методами

1.1. Методы гашения звука акустическими резонаторами

1.2. Общие принципы решения задач активного гашения

1.3. Практические системы активного гашения

Выводы к главе 1

Глава 2. Рассеяние и поглощение звука пассивными резонаторами

2.1. Акустический резонатор дипольного типа

2.2. Экспериментальный стенд «Акустический интерферометр»

2.3. Рассеяние звука в узкой трубе

2.3.1. Дипольный резонансный рассеиватель в узкой трубе

2.3.2. Экспериментальное исследование дипольного резонансного 36 рассеивателя
2.4. Гашение звука, излучаемого открытым концом трубы
2.4.1. Сравнение монопольного и дипольного резонаторов, 40 расположенных на выходе трубы
2.4.2. Экспериментальное исследование дипольного резонатора на 45 выходе трубы
2.5. Поглощение звука двумя резонаторами
2.6. Резонансный поглотитель для узкой трубы
2.6.1. Полное поглощение звука двумя резонаторами
2.6.2. Экспериментальное исследование резонансного поглотителя 57 Выводы к главе 2
Глава 3. Активные резонаторы и их применение для рассеяния и
поглощения звука
3.1. Управление собственной частотой резонатора
3.2. Принцип действия активного резонатора
3.3. Устойчивость активного резонатора

3.4. Активный резонатор монопольного типа
3.4.1. Система управления с монопольным приемником
3.4.2. Система управления с дипольным приемником
3.5. Активный резонатор дипольного типа
3.5.1. Система управления с дипольным приемником
3.5.2. Система управления с монопольным приемником
Выводы к главе 3
Глава 4. Экспериментальное исследование активных резонаторов
4.1. Конструкция активного резонатора
4.2. Активный резонатор как торцевой поглотитель
4.3. Рассеяние звука активным резонатором в узкой трубе
4.4. Гашение звука дипольным активным резонатором на выходе 108 узкой трубы
4.5. Активный резонатор в замкнутом объеме
4.5.1. Задача об активном гашении звука в замкнутом объеме
4.5.2. Поглощение звука активным резонатором в замкнутом объеме 117 Выводы к главе 4
Заключение
Литература

Применение резонаторов для гашения шума имеет давнюю историю, которая восходит к именам Гельмгольца и Релея. Интенсивное развитие резонансных методов борьбы с шумом в прикладных направлениях происходит в первой половине XX века. Достаточно упомянуть такие широкоиспользуемые конструкции как звукопоглощающие конструкции, применяемые на стенах помещений, и резонансные глушители для узких труб и волноводов. В обоих случаях, как правило, используются резонаторы Гельмгольца, представляющие собой полый сосуд с отверстием. Основным преимуществом резонаторов по сравнению с альтернативными пассивными средствами борьбы с шумом является их малый волновой размер. В свободном пространстве максимальные характерные сечения поглощения и рассеяния резонаторов зависят только от одного параметра - длины звуковой волны. Приведем только один хорошо известный пример [29]: сечение поглощения газового пузырька в жидкости превосходит в несколько сотен раз площадь его поперечного сечения. Поскольку с уменьшением длины волны эффективность резонансного гашения звука растет, то наиболее эффективно использование резонаторов для гашения низкочастотного шума.
Все малые (по сравнению с длиной звуковой волны) резонаторы, например, резонатор Гельмгольца или газовый пузырек в жидкости, исследуемые и предлагаемые в современной литературе, относятся к монопольному типу, т.е. как источники рассеянного поля они являются монополями. Другими словами, традиционный резонатор является препятствием с сжимаемостью, отличной от сжимаемости среды, для которого выполняется резонансное условие: равенство нулю мнимой части импеданса. В тоже время для решения широкого круга задач о гашении шума применения только монопольных резонаторов явно недостаточно. Так, например, в бесконечной трубе один резонатор полностью рассеивает падающую волну на собственной частоте и, следовательно, изолирует область, расположенную за сечением, в ко-

действие двух монополей определяется звуковым давлением и зависит от расстояния между ними, как /d. Сила взаимодействия диполей, моменты которых перпендикулярны прямой, соединяющей их центры, пропорциональна угловой компоненте скорости и зависит от расстояния как /d2.
Из (2.24) и (2.25), а также из рис. 2.12 следует, что сечение поглощения системы достигает максимума при определенном расстоянии между резонаторами, значение которого d0 можно найти, продифференцировав a(d) по d и приравняв полученное выражение нулю. Данное расстояние определяет оптимальный коэффициент трения /0, который должен быть равен сопротивлению излучения: для дипольных резонаторов у0 =Rd(d0), для монопольных Уо = Rm(d0). Таким образом, для получения максимального поглощения звука двумя резонаторами, настроенными на частоту а0, необходимо расположить их на расстоянии d0 и подобрать коэффициент трения у0. Оптимальные параметры системы, состоящей из двух резонаторов с собственной частотой со0, приведены в табл. 1. Кроме этого, в табл. 1 для сравнения представлены параметры системы, состоящей из разнотипных резонаторов. Поскольку поля, создаваемые монополем и диполем, ортогональны, то разнотипные резонаторы не взаимодействуют, и сечения поглощения просто складываются а = 7Я2/12 л
Из табл. 1 следует, что два взаимодействующих однотипных резонатора способны поглотить больше звуковой мощности, чем два независимо работающих. Сечение поглощения резонатора системы оказывается больше, чем сечение поглощения одиночного резонатора. При этом, как одиночный диполь поглощает больше звуковой мощности, чем одиночный монополь, так и система из двух диполей поглощает больше, чем система из двух монополей.