悬赏请教高手关于消音器传递损失计算问题（有图求真相）

xiaojunjie

最近在做消声器相关的测试计算工作，有个问题想请教下大家。就是有两款阻抗复合式消声器（如附件所示），两种模型都有三个共振消声腔（腔之间都是采用穿孔管连接），结构很相似。其中小模型在消声器圆周以及两端都包裹有10mm厚的吸声玻璃纤维（140kg/m3），大模型仅在中间一个消声腔圆周包裹有7mm的吸声玻璃纤维（150kg/m3）。在最大档位，小消声器的插入损失为13dBA，大消声器为21dBA（测试的发动机不一样）；而传递损失两者计算显示，小消声器整体传递损失要优于大消音器（如附件所示），感到比较困惑，不知道是因为发动机排气噪声源阻抗引起的，还是自己的计算方法的问题，还是说传递损失和插入损失之间不存在必然的联系？按理说传递损失大的话，插入损失也应该比较大啊？不解，还烦各位大侠多多指点。

附计算过程：

1.穿孔管两侧阻抗按照李增刚老师那本书上的过程来做的，但是模型中穿孔管另外一侧有吸声材料，阻抗公式应该需要修正，不知道李老师书上提到的公式应该怎么修正的。

2.吸声材料采用等效流体来模拟（复阻抗和复波数），公式参考的是徐贝贝和季振林老师发表的一篇文章。制作复阻抗和复波数的table，直接在property里面定义。

3.吸声材料流阻率参考的也是季老师那篇的文章上的数据，他们做了100kg/m3和200kg/m3数据，通过这两个数据差值得到140kg/m3的流阻率，不知道这样精确不。

4.对入射声波进行了分离，提取TL应该没问题的。

https://forum.simwe.com/forum.php?mod=attachment&aid=Mzk1NDc3fDFkMzhiZjg4fDE3MTU0NTI1OTJ8MHw%3D

https://forum.simwe.com/forum.php?mod=attachment&aid=Mzk1NDc2fDRiNzZmMDdlfDE3MTU0NTI1OTJ8MHw%3D

https://forum.simwe.com/forum.php?mod=attachment&aid=Mzk1NDc1fDM3YmJiYjg3fDE3MTU0NTI1OTJ8MHw%3D

xiaojunjie

各路高手，期待你们的回复啊。。。

superxjw

呵呵，提问很详细，谢谢楼主！我的理解，传递损失大，并不一定意味着插入损失大，毕竟插入损失是要和具体声源相关的。。。我给你推荐一位国内进排气系统的专家级人物，论坛里的oweng前辈，你可以请教一下他。@oweng  

xiaojunjie

superxjw 发表于 2013-3-10 08:34
呵呵，提问很详细，谢谢楼主！我的理解，传递损失大，并不一定意味着插入损失大，毕竟插入损失是要和具体声 ...

版主，你看下我的计算过程里面有没有什么问题啊，其中有个问题是，我总感觉穿孔管一侧有吸声材料的话，李增刚老师书上的公式应该修正的，不知道有没有具体的修正公式

mxlzhenzhu

版主在另一个论坛都回答了，我只是随便说说，
1、TL和IL的定义是不一样的，TL与声源阻抗等一切测试系统都没有关系，理论上必须为正值；IL则不同，与安装环境有关，有可能是负值；所以两者不能混为一谈，更不能具有比较性。而且，TL用于理论研究较多，实际应用意义不大（我的意思是，实际降噪不应该用这个声学量来衡量最终的效果；除非一些消声器技术参数规定需要这个量，那没办法），IL更接近使用实际情况，而且方便测量，所以应用得比较多。

2、另外，顺便问一下，你的IL测试图谱里面为什么是自功率谱呢？我这么问，是因为功率对应的是P的平方了。

xiaojunjie

mxlzhenzhu 发表于 2013-3-10 12:49
版主在另一个论坛都回答了，我只是随便说说，
1、TL和IL的定义是不一样的，TL与声源阻抗等一切测试系统都没 ...

十分感谢您很有见地的回复，您提到的问题，我们是参考《GB 4759-2009 内燃机排气消声器测量方法》，《JB 5081-2008-T 中小功率柴油机排气消音器》两个标准来做试验的，里面说的就是用同一测点前后声压级之差作为插入损失测量值的，不知道同一位置测点声压级差能代表声功率差不？

xiaojunjie

mxlzhenzhu 发表于 2013-3-10 12:49
版主在另一个论坛都回答了，我只是随便说说，
1、TL和IL的定义是不一样的，TL与声源阻抗等一切测试系统都没 ...

大侠，想请问下，就是米歇尔的那个穿孔阻抗公式，貌似在《formula of acoustic》muffler acoustic这一章里面没有，你知道这个公式出自哪个地方吗？

hhp886

老兄，你的消声器是不是用在挖掘机（或者工程机械）上面的？根据你的说法插入损失与传递损失得出相反的结论，我有几点看法：1、不同发动机测试，声源不同不便于评价两个消声器吧；2、两个发动机流量是否相同，你要考虑高流速下二次噪声的影响，相同流量下可能小消声器有更为复杂的流场（猜测）；3,、建议在不影响其他部件的情况下尽量做大消声器。

xiaojunjie

hhp886 发表于 2013-3-10 16:00:28
老兄，你的消声器是不是用在挖掘机（或者工程机械）上面的？根据你的说法插入损失与传递损失得出相反的结论，我有几点看法：1、不同发动机测试，声源不同不便于评价两个消声器吧；2、两个发动机流量是否相同，你要

对的，朋友，是在工程机械上用的，内部结构基本一致，发动机排量差别较大，大的排量应该是小的两倍的

xiaojunjie

hhp886 发表于 2013-3-10 16:00:28
老兄，你的消声器是不是用在挖掘机（或者工程机械）上面的？根据你的说法插入损失与传递损失得出相反的结论，我有几点看法：1、不同发动机测试，声源不同不便于评价两个消声器吧；2、两个发动机流量是否相同，你要

朋友，一般工程机械上布置位置都很有限，容量不好扩大的，通过这个传递损失的计算，是不是可以得出越多包裹的吸声材料，消声效果越好呢？但是大消音器仅在第二腔包裹7mm玻璃纤维，却在高频段消音效果最好的，所以存在矛盾，也不解…

hhp886

xiaojunjie 发表于 2013-3-10 17:53
朋友，一般工程机械上布置位置都很有限，容量不好扩大的，通过这个传递损失的计算，是不是可以得出越多包 ...

一般性原则，尽量增加吸声材料的接触面积；
我看了一下小消声器的插入损失，初步推断可能是使用小消声器后低频段噪声依然占主要的，造成总声压级下降不明显。我建议你将两个消声器的测试三分之一倍频图弄上来，这样看的更明白些。

xiaojunjie

mxlzhenzhu 发表于 2013-3-10 12:49
版主在另一个论坛都回答了，我只是随便说说，
1、TL和IL的定义是不一样的，TL与声源阻抗等一切测试系统都没 ...

Sullivan&Corcker-Sysnoise 这个文档里面的 Mechel 公式和李增刚老师那本书上的公式是一样的，还想请问下就是mechel 这个公式最原始的出处在哪啊？我想知道穿孔板另外一侧有吸声材料的话，mechel 公式是不是有修正版的。。。

mxlzhenzhu

xiaojunjie 发表于 2013-3-10 22:45
Sullivan&Corcker-Sysnoise 这个文档里面的 Mechel 公式和李增刚老师那本书上的公式是一样的，还想请问下 ...

我不知道是否有修正版的，但是这个应该是可以追踪的，我帮你试一下。

找到了，你要是敢兴趣可以看一下这个博士论文；
2.2.4章综述部分说得很清楚，
，文章太多了，我肯定不能帮你全部看完。穿孔板带吸声材料的，考虑流体运动速度的，都有最新的公式。
6.2节总结了一个公式（不含空气层气隙的公式，公式5.1,5.2；以及6.5，6.6），你敢用不嘛？可以试一下，看有啥区别。

另外，张文群 译 的《Noise Reduction Analysis》这本书里面也提到了穿孔板问题，记得表示得特别复杂（线性，非线性项的和，我还不一定能看懂啊，不过明天回实验室再帮你看一下。）

有修正版的，Nice（2000，你在国内的文献里也能找到），Mechel（Mechel, F. P., 1990a,Numerical results to the theory of baffle-type silencers,Acustica）的

mxlzhenzhu

mxlzhenzhu 发表于 2013-3-10 23:36
我不知道是否有修正版的，但是这个应该是可以追踪的，我帮你试一下。

找到了，你要是敢兴趣可以看一下这 ...

哦，多谢，可是我要这么多技术分干啥；
我觉得消声器结构设计才是难点，其实也没有专门研究；

oweng

昨天休假了。。。今天受版主委托来回一下本帖。

我作如下回答：
1.前文对TL于IL的区别大意已经讲清楚了。。。请注意IL可能会有负值出现，TL不会；
2.气流再生噪声是目前任何软件都解决不了的难题，即使是GT-POWER这样的基于CFD的软件，也只是让人自己加一个经验数进去而已。。气流再生噪声的影响，以某实验结果《共振式消声器气流再生噪声发生机理研究》
在气流速度为0m/s是IL为21.9（单位dBA，后同），13.7m/s时为20.2，27.5m/s是为0.70；36.4m/s为0,58.3m/s时为-4.

气流再生噪声的研究国内其实不太多，请参加我的同门师兄弟 赵海军，潘甫生等人的一些研究。比如：

潘甫生，邓兆祥，赵海军，等. 低马赫数射流噪声的数值计算研究[J]. 内燃机工程. 2009(02).
邓兆祥，赵海军，赵世举，等. 穿孔管消声单元气流再生噪声产生机理[J]. 内燃机学报. 2009, 27(05): 452-457.
赵海军，邓兆祥，潘甫生. 共振式消声器气流再生噪声发生机理研究[J]. 内燃机工程. 2010, 31(01): 74-77.
赵海军，邓兆祥. 计及气流再生噪声的消声器消声量的分析[J]. 汽车工程. 2011(7): 632-635.   
赵海军，邓兆祥，李沛然. 穿孔管式消声单元气流再生噪声总功率模型[J]. 振动与冲击. 2011, 30(08): 118-122.
赵海军. 内燃机消声器气流再生噪声研究[D]. 重庆大学, 2010.
罗虹，赵世举，赵海军，等. 消声器气流再生噪声测试技术研究[J]. 噪声与振动控制. 2010(05).

但就是如此，气流噪声噪声的预测方法还很不完善，我原来做过一些工作就是把赵的一些研究结果参数化、计算机化，编制一些软件来大致预测气流再生噪声的结果，但其设计一些商业机密，目前还没有更多的可以跟大家说。

3.吸声材料的研究国外确实很多，但国内季振林老师的一些参数都是从Ahmet Selamet教授处得来的，希望你看原文，比如前面有人提到Selemet执导的韩国博士做的 Lee I. Acoustic characteristics of perforated dissipative and hybrid silencers[D]. Columbus: The Ohio State University, 2005. 里面对欧文斯科宁（也是我目前常用的玻璃纤维的提供商）的长玻璃纤维的一些应用研究（还谈不上基础研究），里面通过实验拟合了玻纤的阻抗，其提出的玻纤复声速、复密度的公式，也是我目前最常用的，而通过流阻率（其实是静态流阻率）来反推阻抗，其实精确度是很差的。但是，请注意，里面也提到若填充不好的情况下其阻抗是有很大变化的。。  此外不同厂家的长玻纤的声学性能其实差异很大，特别是很多国产小厂的长玻纤，其实是隔热材料，用于吸声其实颇为勉强
同时，根据我的试验研究结果和一些工程应用表明：玻璃纤维在常温下的吸声性能并不能代表实际结果。。。特别是用于内燃机的消声器，因为玻璃纤维在高温下会烧蚀、变形、其孔隙会大幅变化，其吸声系数会直线降低，吸声性能甚至会降低90%以上，所以，仿真结果，特别是吸声材料达到的吸声效能，请注意在仿真时就要考虑。。

4.从你的消声器模型看来应该是工程机械的消声器，根据我的一些经验，柴油机的碳烟会使得吸声材料性能降低许多。特别是长时间积累以后会有很大差异。具体还有针对大排量柴油机很多技巧性的设计在里头。

5.消声器的研究其实入门很容易，比如你要设计一个消声器，插入损失达到10dBA很easy，你大概做3个月，就能把你的设计提升到15~20dBA，但是你要做好，达到25~28dBA，那么可能需要花3~5年的时间了，也许更久。。。说的是乘用轿车的排气。。

oweng

oweng 发表于 2013-3-12 11:10
昨天休假了。。。今天受版主委托来回一下本帖。

我作如下回答：

版主的称谓确实担当不起啊，因为我目前的工作就是靠进排气吃饭的，所以一些技巧，我也不好跟大家分享。很多东西点到为止。。

xiaojunjie

oweng 发表于 2013-3-12 11:10
昨天休假了。。。今天受版主委托来回一下本帖。

我作如下回答：

很感谢oweng前辈如此慷慨详尽的指点，晚辈受益匪浅，这一段文字够我细细体会好久的了，功底相当深厚了得。oweng前辈，还想请教一点问题，就是您提到的玻璃纤维高温下吸声性能变差，吸声效能降低，这个在仿真中应该怎么考虑啊？是通过试验测试玻纤一些数据还是？还有就是消声器除了传递损失、声模态以外，还有没有其他评价其消音性能的计算仿真方法啊？

xiaojunjie

oweng 发表于 2013-3-12 11:10
昨天休假了。。。今天受版主委托来回一下本帖。

我作如下回答：

呵呵，不知道您方不方便回答的。。。

chenlin_1982

高手这么多，学习了。
个人感觉你这个传递损失的计算结果多少有些问题，特别是低频段。有没有测试结果，如果都有测试结果，这样来分析原因更有价值啊。

lxd161

xiaojunjie 发表于 2013-3-10 17:53
朋友，一般工程机械上布置位置都很有限，容量不好扩大的，通过这个传递损失的计算，是不是可以得出越多包 ...

容重大只是对中低频好些，不是越多越好。