多孔材料参数反演及其在消声器仿真中的应用

发布时间：2020-11-03 19:28

　　 随着汽车的产量增大,汽车的保有量也随之不断增大。人们在享受汽车带来的高速便捷之外,也面临许多与汽车相关的问题,其中就包括汽车噪声问题。目前,控制汽车噪声的措施主要有改善汽车与发动机的结构减少噪声来源、安装消声器降低排气噪声和添加吸声材料消除噪声等。泡沫铝不仅具有一般多孔材料的优势,还具有轻量和良好的吸声性,这使其在消声器中应用成为可能。为了研究泡沫铝在消声器中的应用表现,需要知道泡沫铝材料的声学参数。然而,通过实验方法测量多孔材料的声学参数存在一定的限制,参数反演的思想提供了一种新的获取多孔材料声学参数的方法。具体如下:首先,介绍多孔材料的主要正向理论模型,根据理论模型的数学特点,利用遗传算法设计反求声学参数的方法。然后根据阻抗管实验得到的吸声系数进行反求声学参数并在理论上对反演方法进行有效性验证。其次,介绍消声器的种类、声学性能评价指标和声学性能的主要分析方法。通过理论方法分析主要消声器结构的消声性能,并通过阻抗管实验测量的方法分析三种泡沫铝的吸声特性。根据它们消声特性,设计泡沫铝消声器。然后,建立泡沫铝消声器的三维模型,划分声学网格,设置边界条件,建立能够求解消声器入口与出口处声压信息的有限元分析模型。最后,得到泡沫铝消声器的声压幅值云图和传声损失曲线,以此分析泡沫铝消声器的声学性能并讨论部分参数对其声学性能的影响,为泡沫铝消声器的工程应用、设计和优化提供参考。
【学位单位】：贵州大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TB383.4;TB535.2
【部分图文】：

在过去的几年里，泡沫金属的新应用领域已经出现，这些新应用领不是都与商业相关[4]。泡沫金属具有优良的特性，其应用主要分为结构性和功能性[5]。结构性应用是金属泡沫的轻质和机械性能。功能性应用是利用泡沫金属的特殊功能，比如良好热性可以用于散热，良好的导电性可以作为电池的电极等。在结构性上，泡沫金属的机械性能与所构成的金属有关，主要取决于密度和结身。影响机械性能的因素有密度、孔结构的质量、孔的粗糙度、孔径大小、单元中的固体部分、边缘和孔表面质量。在应用方面，泡沫金属在结构性上已经有很用实例。电动汽车的推广为泡沫金属的应用提供了新的发展机遇。由于电动汽车需要重新布置，轻量化设计成为汽车设计的重要部分，多孔金属材料被考虑作为方案。此外，安全性是另一个重要因素，在体积减小的情况下，需要轻便但非常的碰撞保护系统。在欧洲的一个项目 Evolution 框架中，柏林科技大学和 Pohetalfoam 开发的超轻型电动汽车就使用了泡沫金属矩形框部件，如图 1.3 所示。重新设计的福特客车装满了铝泡沫增强材料，虽然它的质量增加了 3％，但是 A碰撞吸收的能量却提高 30％[6]。

第 1 章 绪 言在过去几年，在结构框架快速运动的情况下，比如铁路行业，一些应用价值较高的结构在未来可能会被应用。德国开姆尼茨设计的泡沫铝板在北京地铁车厢的地板上得到应用，并且已经连续使用了很多年，没有出现任何问题。德国高速列车 IC(Intercity-Express-Train) 的动力头盖也是泡沫铝板的一个应用，如图 1.4 所示。它的前端是由焊接的泡沫铝板和碳纤维制成，总长约 6 米。与传统工艺材料相比，相同刚度的泡沫铝焊接板质量减轻了 18％，减振性能得到提升，制造成本也有所降低。这些实例清楚地表明当结构需要一定的弯曲变形时，泡沫金属或泡沫铝板相对其他材料具有很大的优势。

图 1.4 德国 ICE 高速列车的动力头盖及内部结构在功能性上，泡沫金属的吸声性能是由于在开孔泡沫金属表面，声波被孔隙引导进入泡沫内部，经过多次反射和折射，声能量得到衰减。孔径分布和大小使得材料在宽频谱上具有良好的声波衰减能力。在应用方面，材料的多功能性可以使产品更具有竞争力，泡沫金属的轻量特性和吸声性能使其具有更多的特殊用途。在加拿大的一些礼堂或大房间的天花板上经常铺设多孔金属板以用来控制声音。这些应用都说明，相比传统建筑材料，泡沫金属板在吸声方面更具优势。
【参考文献】

相关期刊论文 前10条

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本文编号：2869005