Расчет и проектирование диссипативных глушителей шума методом конечных элементов

Разработка методики проектирования глушителей шума с требуемыми характеристиками — важная и актуальная задача, решение которой повысит акустическую эффективность разрабатываемых глушителей, что, в свою очередь, позволит снизить шум автотранспортных средств и тем самым будет способствовать решению проблемы акустического загрязнения окружающей среды. Однако до настоящего времени такой методики не разработано и создание глушителей  является трудоемкой работой по поиску его приемлемой конфигурации. В статье предложена методика подбора конфигурации диссипативных глушителей шума при ограничениях, налагаемых на их габаритные размеры. Особенность рассматриваемого подхода состоит в использовании интегрального показателя акустической эффективности (обобщенные потери передачи OTL)  глушителя-прототипа с безразмерными параметрами. Исследования проводились с помощью численных расчетов методом конечных элементов. В конечно-элементной модели диссипативного глушителя использовались акустические характеристики волокнистого звукопоглощающего материала, измеренные экспериментально. Задаваясь исходными данными, проектировщик с помощью полученных в работе номограмм может определить геометрические параметры глушителя, обеспечивающие достижение требуемых показателей акустической эффективности в заданном диапазоне частот при минимальном объеме глушителя, и таким образом решить задачу оптимизации. Разработанная методика позволит существенно сократить затраты времени при проектировании глушителей автотранспортных средств.

Литература

[1] Алексеев С.П., Казаков А.М., Колотилов Н.Е. Борьба с шумом и вибрацией в машиностроении. Москва, Машиностроение, 1970, 208 с.

[2] Astley R.J., Cummings A. Afinite element scheme for attenuation in ducts lined with porous material: comparison with experiment. Journal of Sound and Vibration, 1987, vol. 116, no. 2, pp. 239—263.

[3] Cummings A., Chang I.-J. Sound attenuation of a finite length dissipative flow duct silencer with internal mean flow in the absorbent. Journal of Sound and Vibration, 1988, vol. 127, no. 1, pp. 1—17.

[4] Peat K.S. A transfer matrix for an absorption silencer element. Journal of Sound and Vibration, 1991, vol. 146, no. 2, pp. 353—360.

[5] Wang C-N. Numerical decoupling analysis of resonator with absorbent material. Applied Acoustics, 1999, vol. 58, no. 1, pp. 109–122.

[6] Glav R. The transfer matrix for a dissipative silencer of arbitrary cross-section. Journal of Sound and Vibration, 2000, vol. 236, no. 4, pp. 575—594.

[7] Kirby R. Transmission los s predict ions for dissipative silencers of arbitrary cross section in the presence of mean flow. Journal of Acoustical Society of America, 2003, vol. 114, no. 1, pp. 200—209.

[8] Selamet A., Xu M.B., Lee I.-J., Huff N.T. Analytical approach for sound attenuation in perforated dissipative silencers. Journal of Acoustical Society of America, 2004, vol. 115, no. 5, pp. 2091—2099.

[9] Panigrahi S.N., Munjal M.L. Comparision of various methods for analyzing lined circular ducts. Journal of Sound and Vibration, 2005, vol. 285, no. 4–5, pp. 905—923.

[10] Яблоник Л. Р. Моделирование акустических свойств диссипативных шумоглушителей. Техническая акустика, 2009, № 3. ORL: http://www.ejta.org (дата обращения 15.03.2013).

[11] Yeh L.J., Chang Y.C., Chiu M.C. GA optimization on multisegments muffler under space constraints. Applied Acoustics, 2004, vol. 65, no. 2, pp. 521—543.

[12] Комкин А.И. Оптимизация реактивных глушителей шума. Акустический журнал, 2010, т. 56, № 3, с. 373—379.

[13] Chiu M.C. Design of Hybrid mufflers on broadband frequencies using the genetic algorithm. Archives of Acoustics, 2011, vol. 36, no. 4, p. 795—822.

[14] Bilawchuk S., Fyfe K.R. Comparison and implementation of the various numerical methods used for calculating transmission loss in silencer systems. Applied Acoustics, 2003, vol. 64, no. 9, pр. 903—916.

[15] Комкин А.И., Юдин С.И. Акустический импеданс перфорированной перегородки в канале. Сб. тр. XХ сессии Российского акустического общества. Т. 1. Москва, ГЕОС, 2008, с. 246—250.

[16] Delany M.E., Bazley E.N. Acoustical properties of fibrous absorbent materials. Applied Acoustics, 1970, no. 3, p. 105—116.

[17] Mehdizadeh O. Z., Paraschivoiu M. A three-dimensional finite element approach for predicting the transmission loss inmufflers and silencers with no mean flow. Applied Acoustics, 2005, vol. 66, no. 8, pp. 902—918.