摘要
针对燃料电池车用漩涡风机的高频啸叫噪声，传统的抗性消声器主要降噪范围在中、低频，而阻性消声器不能满足清洁的需求。微穿孔管消声器具有清洁、流动阻力小和降噪频带宽的特点，可以用来降低风机噪声。 本文通过理论推导、有限元仿真和试验测试相结合的方法，对微穿孔管消声器的声学特性展开了系统的研究。具体内容如下： 首先推导了微穿孔板声阻抗理论计算公式，并利用阻抗管系统对微穿孔板声阻抗进行测试，验证了微穿孔板声阻抗理论模型的正确性。在此基础上，综合分析了4种不同类型微穿孔板结构的吸声性能，其中包括简单、斜置、串联和并联微穿孔板结构。 接着，基于微穿孔板结构，提出了多种结构形式的微穿孔管消声器。基于一维平面波假设和微穿孔板声阻抗公式，系统建立了简单、并联、隔板和双层微穿孔管消声器无流传递损失理论模型，并利用三维有限元法和阻抗管测量试验，验证了微穿孔管消声器传递损失理论模型的正确性。通过分析每种微穿孔管消声器的声学性能。得到并联微穿孔管消声器声学性能介于与其对应的两个简单微穿孔管消声器的声学性能之间；带隔板微穿孔管消声器的传递损失是由构成其结构的简单微穿孔管消声器传递损失叠加而来，可以在保证原有简单微穿孔管消声器消声效果的基础上，大大减小带隔板微穿孔管消声器的长度，使得消声器尺寸降低；双层微穿孔管消声器较单层微穿孔管消声器在中低频具有更好的消声效果。通过对比分析四种微穿孔管消声器的声学特性，得到隔板微穿孔管消声器适于降低中、高频的漩涡风机噪声。建立了简单微穿孔管消声器有流传递损失理论模型，并分析了气流大小和方向对消声器声学性能的影响。得到气流对微穿孔管消声器声学性能的影响在消声频带的峰值处最为显著；气流方向与声波方向一致时，气流的存在使得消声器的声学性能变差，且气流速度越大，消声效果越差；气流方向与声波方向相反时，气流的存在使得消声器的传递损失增加，且气流速度越大，消声效果越好。 最后，针对燃料电池车用漩涡风机55倍频的阶次噪声，利用遗传算法，通过Matlab、Ansys和Actran联合仿真，对带隔板微穿孔管消声器结构进行优化设计。优化后的微穿孔管消声器在2000~3500Hz的频率范围内，传递损失基本保持在30dB以上。 本文为实际微穿孔管消声器的设计在理论上和实践上提供了有意义的指导。
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