消聲器聲學理論與設計

前言
第1章聲學與噪聲分析基礎知識1
1.1基本聲學參量1
1.2理想氣體中的聲波方程2
1.3聲場中的能量關系4
1.4聲級6
1.5頻譜分析7
1.6計權聲級9
1.7聲級的合成與分解11
參考文獻13
第2章管道中的聲傳播14
2.1靜態(tài)介質中的平面波14
2.2靜態(tài)介質中的三維波15
2.2.1矩形管道15
2.2.2圓形管道18
2.2.3環(huán)形管道23
2.2.4任意形狀等截面管道25
2.3運動介質中的平面波26
2.4運動介質中的三維波27
2.4.1矩形管道28
2.4.2圓形管道29
2.4.3環(huán)形管道31
2.4.4任意形狀等截面管道31
2.5本章小結32
參考文獻32
第3章管道消聲系統(tǒng)33
3.1管道消聲系統(tǒng)的表述方法33
3.2消聲器聲學性能評價指標34
3.2.1插入損失34
3.2.2傳遞損失36
3.2.3減噪量37
3.3管道及消聲器的四極參數(shù)38
3.3.1四極參數(shù)的計算方法38
3.3.2低馬赫數(shù)流的影響39
3.4管口的輻射阻抗41
3.4.1無流時的反射系數(shù)42
3.4.2有流時的反射系數(shù)42
3.5噪聲源的聲阻抗45
3.6吸聲材料47
3.6.1特征參數(shù)47
3.6.2修正的聲波方程48
3.6.3吸聲材料聲學特性的表述方法50
3.7穿孔元件51
3.7.1無流時穿孔聲阻抗52
3.7.2有流時穿孔聲阻抗54
3.7.3有吸聲材料貼附時穿孔聲阻抗56
3.8本章小結56
參考文獻57
第4章平面波理論61
4.1傳遞矩陣法61
4.2管道單元63
4.2.1等截面管道63
4.2.2錐形管道64
4.3面積不連續(xù)單元66
4.3.1截面突變單元66
4.3.2側支管道單元67
4.3.3端部修正68
4.4抗性消聲器70
4.4.1膨脹腔70
4.4.2回流腔73
4.4.3側支共振器74
4.4.4亥姆霍茲共振器75
4.4.5干涉式消聲器76
4.5穿孔管抗性消聲器78
4.5.1直通穿孔管消聲器79
4.5.2阻流式穿孔管消聲器83
4.5.3三通穿孔管消聲器86
4.5.4具有端部共振器的三通穿孔管消聲器90
4.6直通穿孔管阻性消聲器93
4.7催化轉化器97
4.8計算實例與分析99
4.9本章小結104
參考文獻105
第5章三維解析方法108
5.1模態(tài)展開法108
5.2配點法112
5.3模態(tài)匹配法115
5.3.1圓形膨脹腔116
5.3.2外插進出口的圓形同軸膨脹腔122
5.3.3直通穿孔管阻性消聲器125
5.4數(shù)值模態(tài)匹配法129
5.4.1外插進出口非同軸膨脹腔129
5.4.2任意形狀直通穿孔管阻性消聲器131
5.5端部修正的計算136
5.5.1圓孔的端部修正136
5.5.2管道的端部修正139
5.6計算實例與分析141
5.7本章小結147
參考文獻148
第6章有限元法152
6.1離散化152
6.2單元與形函數(shù)153
6.2.1一維單元153
6.2.2二維單元154
6.2.3三維單元156
6.3有限元方程的建立158
6.3.1基于哈密頓原理的變分法158
6.3.2伽遼金加權余量法160
6.4單元矩陣的計算161
6.5軸對稱有限元法163
6.6穿孔消聲器有限元方程166
6.7阻性消聲器有限元方程167
6.8伴流聲場計算的有限元法169
6.9四極參數(shù)和傳遞損失計算175
6.10計算實例與分析176
6.11本章小結184
參考文獻184
第7章邊界元法188
7.1邊界積分方程的建立188
7.2邊界積分方程的離散化190
7.3影響系數(shù)的計算192
7.3.1采用四邊形等參數(shù)單元時的影響系數(shù)192
7.3.2采用三角形等參數(shù)單元時的影響系數(shù)196
7.3.3棱邊和角點的處理198
7.3.4對稱性的利用199
7.4軸對稱邊界元法200
7.4.1軸對稱邊界積分方程及其離散化201
7.4.2影響系數(shù)的計算202
7.4.3角點的處理206
7.5子結構邊界元法206
7.5.1區(qū)域劃分法206
7.5.2阻抗矩陣綜合法207
7.6穿孔消聲器計算的邊界元法210
7.7阻性消聲器計算的邊界元法211
7.8四極參數(shù)和傳遞損失計算212
7.9管口聲輻射問題的計算213
7.9.1管口聲輻射特性的表述213
7.9.2耦合邊界元法213
7.10計算實例與分析215
7.11本章小結220
參考文獻222
第8章時域方法225
8.1流體動力學控制方程225
8.2計算流體動力學求解方法227
8.3湍流數(shù)值模擬與湍流模型231
8.4基于脈沖法的傳遞損失計算235
8.4.1基本原理235
8.4.2無流條件下傳遞損失的計算237
8.4.3有流條件下傳遞損失的計算243
8.4.4計算實例與分析249
8.5基于聲波分解法的傳遞損失計算255
8.5.1基本原理255
8.5.2計算方法和邊界條件設置255
8.5.3傳遞損失的計算257
8.6本章小結260
參考文獻260
第9章聲學測量263
9.1消聲器插入損失測量263
9.2消聲器傳遞損失測量265
9.2.1脈沖法265
9.2.2聲波分解法265
9.2.3兩聲源法266
9.2.4兩負載法268
9.3吸聲材料表面聲阻抗測量272
9.4吸聲材料復阻抗和復波數(shù)測量274
9.4.1兩腔法274
9.4.2兩聲源法275
9.5聲源阻抗測量277
9.5.1直接測量方法277
9.5.2間接測量方法279
9.6管口反射系數(shù)測量283
9.7本章小結285
參考文獻285
第10章消聲器應用與設計289
10.1消聲器設計要求289
10.2汽車進氣系統(tǒng)噪聲及其控制291
10.2.1進氣系統(tǒng)概述291
10.2.2進氣系統(tǒng)噪聲291
10.2.3進氣系統(tǒng)聲學設計292
10.3汽車排氣系統(tǒng)噪聲及其控制294
10.3.1排氣系統(tǒng)概述294
10.3.2排氣系統(tǒng)噪聲295
10.3.3排氣消聲器結構形式296
10.3.4排氣系統(tǒng)聲學設計303
10.4柴油機進氣和排氣消聲器306
10.4.1進氣消聲器306
10.4.2排氣消聲器307
10.4.3火星熄滅消聲器310
10.4.4排氣凈化消聲器310
10.4.5排氣冷卻消聲器312
10.5燃氣輪機進氣和排氣消聲器314
10.6鼓風機進氣和排氣消聲器315
10.7本章小結318
參考文獻318
附錄A貝塞爾函數(shù)及其屬性320
附錄B氣體的物性參數(shù)322
附錄C單位轉換323