淺談某型號(hào)吸氣消聲器優(yōu)化設(shè)計(jì)

夏周愿，李艷，費(fèi)琦峰，蔣金杰

（嘉興職業(yè)技術(shù)學(xué)院，浙江 嘉興 314036）

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展和人民生活水平的不斷提高,人們對(duì)家電產(chǎn)品的噪聲指標(biāo)越來(lái)越關(guān)注,甚至有的用戶把家電產(chǎn)品的噪聲水平作為首選因素。冰箱作為一種常用家電，降噪工作被推到了至關(guān)重要的地位。而壓縮機(jī)作為冰箱的動(dòng)力源和“心臟”部件，是冰箱噪聲的主要來(lái)源。冰箱的噪聲主要由制冷壓縮機(jī)引起，而壓縮機(jī)的噪聲主要由氣流脈動(dòng)噪聲、機(jī)械噪聲和電磁噪聲三部分組成，其中氣流脈動(dòng)噪聲所占的比重最大，是壓縮機(jī)的主要噪聲源。為了減小制冷劑流動(dòng)產(chǎn)生的吸氣噪聲，普遍采用在壓縮機(jī)吸氣端安裝吸氣消聲器的方法降低噪聲。

1 消聲器評(píng)價(jià)指標(biāo)

壓縮機(jī)的吸氣消聲器是一種抗性擴(kuò)張式消聲器，它的消聲原理是利用管道界面的突然擴(kuò)張或者收縮，使沿管道傳播的某些頻率的聲波不能通過(guò)消聲器，從而達(dá)到消聲的目的。

傳遞損失、插入損失和降噪量是冰箱壓縮機(jī)吸氣消聲器的三個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)，其中傳遞損失是用來(lái)評(píng)價(jià)消聲器聲學(xué)性能的固有屬性，它主要包括消聲量大小和消聲頻段兩部分。傳遞損失定義為消聲器的入口聲能與出口聲能之差，其計(jì)算表達(dá)式為：

式中：Win、Wout為入射聲功率、透射聲功率；Pin、Pout為入射聲壓、透射聲壓；Sin、Sout為入口面積、出口面積。

因?yàn)槿肟谔庍吔鐥l件，因此，進(jìn)口處聲壓、質(zhì)點(diǎn)振速與入射聲壓的關(guān)系為：

而出口無(wú)反射，因此出口處的聲壓即為透射聲壓，因而傳遞損失表達(dá)式（1）變?yōu)椋?/p>

式中：Pin，Pout為入口聲壓、出口聲壓；v1為進(jìn)口處的質(zhì)點(diǎn)振速；ρ 為制冷劑的密度；c 為聲速。

2 吸氣消聲器分析模型

2.1 基本假設(shè)

由于吸氣產(chǎn)生的噪聲或閥組拍擊產(chǎn)生的噪聲，在消聲器內(nèi)部傳播是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，分析過(guò)程中，為了簡(jiǎn)化模型，一般做如下基本假設(shè)：

（1）介質(zhì)是理想流體，傳播過(guò)程沒(méi)有能量的損耗。

（2）介質(zhì)均勻分布，初始靜態(tài)壓強(qiáng)和靜態(tài)密度都是常數(shù)。

（3）聲波傳播過(guò)程時(shí)，介質(zhì)密度轉(zhuǎn)換過(guò)程中不存在熱交換，即為一個(gè)絕熱傳播過(guò)程。

（4）消聲器是剛性壁，聲波不會(huì)被吸收或向外輻射。

2.2 有限元分析

（1）進(jìn)口邊界條件。入射波為平面波，速度為1m/s。

（3）內(nèi)壁邊界條件。消聲器是剛性壁，聲能不會(huì)被吸收。

3 改進(jìn)前吸氣消聲器噪聲分析

借助傳遞損失測(cè)試設(shè)備(圖1)對(duì)某型號(hào)消聲器進(jìn)行傳遞損失測(cè)試，全頻段評(píng)估其消聲性能，其中為了避免外界噪聲對(duì)消聲器傳遞損失測(cè)試結(jié)果的影響，需要反復(fù)多次測(cè)試，得出該款消聲器消聲性能較差的頻段，實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)在1900～2700Hz 頻段，該消聲器消聲能力異常，同時(shí)通過(guò)整機(jī)實(shí)驗(yàn)也發(fā)現(xiàn)兩個(gè)頻段處噪聲異常。

圖1 傳遞損失測(cè)試設(shè)備

4 吸氣消聲器優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

通過(guò)軟件仿真分析，總結(jié)出主要的結(jié)構(gòu)影響參數(shù)后，同時(shí)根據(jù)降噪頻段明確需要優(yōu)化設(shè)計(jì)哪些結(jié)構(gòu)參數(shù)，發(fā)現(xiàn)插管位置及大小對(duì)這個(gè)頻段消聲效果影響明顯，通過(guò)不斷的方針?lè)治觯罱K優(yōu)化后新模型插管位置及大小，如圖2 所示。同時(shí)，優(yōu)化前后，該消聲器消聲性能對(duì)比如圖，由圖3 可知，優(yōu)化后消聲性能在1900 ～2700Hz 頻段得到了有效的提高。

5 結(jié)語(yǔ)

圖2 優(yōu)化前后插管位置及大小

圖3 優(yōu)化前后消聲性能對(duì)比圖