PDF《亥姆霍兹消声器自适应控制方法研究》

第38 卷第2 期声学技术Vol.

38, No.2

2019 年4 月Technical Acoustics Apr.,

2019 亥姆霍兹消声器自适应控制方法研究 安君,吕海峰,陈鹏,袁晓红 (中北大学机械工程学院,山西太原,030051) 摘要:为弥补传统亥姆霍兹消声器消声频带较窄,无法适应噪声频率多变的实际环境的缺点,提出了一种具有自适 应调节功能的亥姆霍兹消声器.采用步进电机与曲柄连杆驱动亥姆霍兹消声器腔体的背板移动,从而改变消声频率;

利用MATLAB 软件进行了数值分析,获得了最优结构;

基于LabVIEW 软件进行自主降噪控制编程.实验结果表明, 当噪声频率从385 Hz 变化到860 Hz 时,所设计的消声器可以实时调节腔体体积,实现有效消声,且降噪量最高可达

24 dB.与传统消声器相比,自适应亥姆霍兹消声器不仅实现了有效消声,而且实现了自适应频率可调,消声能力得 到了显著改善. 关键词:亥姆霍兹消声器;

数值分析;

LabVIEW 软件;

自适应 中图分类号:TB535+.2 O429 文献标识码:A 文章编号:1000-3630(2019)-02-0188-06 DOI 编码:10.16300/j.cnki.1000-3630.2019.02.013 Research on adaptive control method of Helmholtz muffler AN Jun, LYU Hai-feng, CHEN Peng, YUAN Xiao-hong (North University of China, School of Mechanical Engineering, Shanxi, Taiyuan 030051, China) Abstract: In order to remedy the shortcoming of the traditional Helmholtz muffler in having narrow noise elimination frequency band, which makes it unable to adapt to the actual environment with changeable noise frequency, a kind of Helmholtz muffler with adaptive adjustment function is proposed in this paper. A stepping motor and a crank link are used for driving the backboard of Helmholtz muffler cavity to change the noise elimination frequency. The numerical analysis is carried out by using MATLAB software and the optimal structure is obtained. The independent noise reduc- tion control programming is carried out based on LabVIEW. Experimental results show that when the noise frequency changes from

385 Hz to

860 Hz, the designed muffler can adjust the volume of the cavity in real time, and achieve the effective noise elimination with a maximum noise reduction of

24 dB. Compared with the traditional muffler, the adaptive Helmholtz muffler not only realizes the effective noise elimination, but also realizes the adaptive frequency adjustable, and the noise elimination ability is significantly improved. Key words: Helmholtz muffler;

numerical analysis;

LabVIEW software;

adaptive

0 引言1 亥姆霍兹消声器作为一种有效的低频噪声控 制元件,因其具有结构简单、降噪效果显著等特点, 被广泛应用在飞机引擎、车辆动力舱以及建筑设计 和工业设备等领域中[1] .亥姆霍兹消声器作为控制 振动与噪声的有效手段[2] ,其消音性能一直是研究 的热点.靳国永等[3] 设计了一种颈部面积可变的可 调频亥姆霍兹消声器,利用点积值调频算法对单频 下封闭空间噪声控制进行了仿真与实验,实验结果 收稿日期: 2018-01-08;

修回日期: 2018-02-24 基金项目: 国家青年科学基金项目(51305409);

山西省青年科技研究基 金项目(2013021020-2);

山西省高等学校优秀青年学术带头 人支持计划;

山西省131 工程领军人才支持计划 作者简介: 安君(1990-), 男, 山西太原人, 硕士, 研究方向为振动与噪 声控制. 通讯作者: 安君, E-mail: [email protected] 显示,最优控制点出现在

200 s 左右.周城光等[4] 研究了充水亥姆霍兹消声器的弹性壁对其声学性 能的影响.张亚东等[5] 研究了入射声波在周围镶嵌 亥姆霍兹消声器的刚性界面上的情况.陈明等[6] 测 量了不同颈部材料下的静流阻率和吸声系数,计算 消声器颈部入口声阻抗,并优化消声器吸声效果. LI L J 等[7] 研究了亥姆霍兹消声器的结构参数和边 界条件对共振频率的影响.YASUDA T 等[8] 提出了 一种汽车尾管亥姆霍兹消声器,对消声器的声学性 能进行了理论上和实验上的研究.CAI C Z 等[9] 提 出了一种改进的管道亥姆霍兹消声器系统,通过在 横向上增加亥姆霍兹消声器提高其消声效果,但是 无法适应实际激扰频率多变的噪声环境. 传统的亥姆霍兹消声器,随着其颈部长度、颈 部截面积及共振腔体等参数的确定,其共振频率随 即确定,无法随着激扰频率与环境条件的改变而发 生变化,其消声效果大幅度下降.因而,研究频率 第2 期 安君等:亥姆霍兹消声器自适应控制方法研究