汽车排气噪声和气流噪声控制试验验证

以上推导出了带锥颈声学长度修正的传递矩阵模型，用以计算锥颈共振器的传递损失。下面设计实际的共振器样件，进行传递损失测量，验证以上的模型。

（1）试验装置。

采用双负载方法[138]对锥颈共振器的传递损失进行测量，试验装置如图5.18所示，试验现场如图5.19所示。

图5.18　锥颈共振器的试验装置示意

图5.19　锥颈共振器的试验现场

试验装置的主体硬件装置主要由扬声器、方形截面的主管道、不同锥度的锥颈共振器以及负载末端。主管道的边长为0.073 5 m，对应的平面波截止频率在2 400 Hz以上。共采用了3种不同锥度的锥颈共振器，具体几何参数见表5.1。

表5.1　锥颈共振器的几何参数表

试验的测试采集设备主要包括 4个 1/4英寸传声器、四通道数据分析仪、功率放大器以及便携式计算机。2个传声器分布于测量上游，而另外 2个位于测量的下游端。向功率放大器中输入白噪声电信号，则在管道中产生白噪声激励。测试过程中，采用刚性端盖在末端产生两种末端负载。装上端盖时，末端出口是全反射边界；取掉时，末端自由辐射。两种末端负载差异较大，便于获得稳定的传递损失结果。

（2）结果验证及分析。

为了验证以上推导的传递矩阵声学修正模型计算结果的精度，任选取两种共振器结构，两组几何参数如下：

① 第一组参数：r11=0.03m，r12=0.08m ，l1=0.1m ，l2=0.2m，r2=0.08m；(www.xing528.com)

② 第二组参数： r11=0.02m，r12=0.04m ，r2=0.06m ，l1=0.08m，l2=0.15m。

然后分别采用本书中传递矩阵声学修正模型、无锥颈声学长度修正的传递矩阵模型以及三维有限元方法进行传递损失计算，对比结果如图5.20所示。从图5.20可以看出，本书建立的传递矩阵声学修正模型的计算结果能与有限元计算结果较好地吻合，第一组和第二组两种结构计算结果的共振频率偏差不超过2 Hz。无锥颈声学长度修正计算结果与有限元计算结果差距较大，图5.20（a）中偏差17 Hz，图5.20（b）中偏差7.5 Hz。

图5.20　锥颈共振器传递损失计算结果对比

同样，对试验中的 3个样件也进行了计算，传递损失计算分别采用了本文中建立的传递矩阵声学修正模型、无锥颈声学长度修正的传递矩阵修正模型、无任何修正（包括锥颈以及共振器各个突变截面处的修正）的传递矩阵计算方法以及有限元方法。计算结果与试验结果的对比分别如图5.21、图5.22和图5.23所示。

图5.21　共振器Ⅰ的结果对比

图5.22　共振器Ⅱ的结果对比

图5.23　共振器Ⅲ的结果对比

从图5.21、图5.22和图5.23可以看出，本书建立的传递矩阵声学修正模型的计算结果与试验结果以及有限元结果都吻合良好，平均共振频率偏差在1.5 Hz以内，而不带锥形管声学长度修正计算结果与试验及有限元结果偏差较大。对比图5.22和图5.23可以看出，锥角越大，共振频率的偏差越大。三幅图中也给出了不带任何修正的一维传递矩阵计算方法的结果，与试验结果偏差都较大。

图5.20至图5.23四幅图中显示的结果，充分说明了锥形管声学修正长度大大提高了计算结果的精度，验证了带声学长度修正的传递矩阵模型的准确性。本书中建立的传递矩阵模型可以用来快速预测锥颈共振器的声学性能，指导这种共振器的正向匹配设计。