柴油机排气消声器采用扩张室式的较多，可避免高频声直通透射

消声器是一种能阻碍声音传播而容许气流通过的装置,有抗式消声器、阻式消声器和阻抗复合式消声器等结构形式[1 ] . 阻抗复合式消声器综合了抗式和阻式两种消声器的特点,在一个很宽的频率范围内具有良好的消声性能. 消声器设计应该具有较好的声学性能及气动性能,还要求结构简单、制造工艺性好、体积小、成本低、工作可靠和使用寿命长. 在实际设计中,要同时满足这些要求是困难的,必须进行权衡和折衷.

该工作根据某型柴油机排气噪声的特性, 在119 m3 的空间尺寸内、排气温度500 ℃和排气量8 m3/ s的条件下,设计了一种新型二腔阻抗复合式消声器. 经现场静态声学试验,插入损失达25 dB(A) 以上,阻力损失小于118 kPa.

柴油机排气消声器采用扩张室式的较多,但单级扩张室式消声器难以满足消声量要求,因此多数采用多级扩张串接形式,但级数不宜过多,以2～4级为宜[3 ,4 ] . 当级数超过4 时,消声量增加很少,而功率损失却相对增加较多,且结构复杂. 由于结构尺寸和重量的限制,本文设计的柴油机排气消声器采用2 级阻抗复合式结构,如图2 所示. 其中敷设在内接插管及消声器筒体内表面的吸声材料既改善了消声器的高频消声性能,又可起到隔热作用. 腔室之间的隔板和插管对进口气流造成了阻挡,但可避免高频声直通透射.

这里应用流体软件Fluent 对如图2 所示结构的阻力损失进行了仿真计算. 结果显示当流速为60 m/ s时,消声器的阻力损失为2168 kPa ,超过消声器的阻力损失应不大于118 kPa 的设计要求. 为了改善该消声器的流体动力性能,作了如图3 所示的改进. 仿真计算表明该方案的阻力损失只有1134kPa ,阻力损失较好地满足了设计要求. 图4 给出了两种不同结构内部的流场分布情况.

针对某型柴油机排气噪声频谱特性,设计了一种阻抗复合式排气消声器;通过在该消声器筒体内表面敷设吸声棉毡,不仅解决了中、高频段内的排气噪声,同时隔离排气高温向外的辐射;消声器腔室之间的隔板和插管虽对进口气流造成了阻挡,但可避免高频声直通透射,而在进、出口管及中间内插管采取的导流措施则有效地降低了阻力损失;理论与实验结果均表明所设计的排气消声器在柴油机排气分频、主频处都有较宽的消声带,中、高频处的消声低谷由多孔材料的吸声效果予以补充. 在柴油机排气噪声需考虑的频带内, 该消声器的消声量大于25 dB(A) .