[发明专利]基于渐变阻抗边界的宽带管道消声器

说明书

本发明公开了一种基于渐变阻抗边界的宽带管道消声器，其包括声管道、渐变阻抗边界块和吸声圆环块，所述声管道的截面呈圆形，在声管道的管壁四周安装有所述渐变阻抗边界块，渐变阻抗边界块的内部排列开设有一端封闭的通孔，该通孔开口端与声管道的内部相通，并且通孔整体分为两部分，前一部分的通孔的长度逐渐增长，后一部分的所有通孔长度保持不变；所述声管道的一端内壁上敷设有所述吸声圆环块，同时在声管道上开设有条状的长方形安装槽孔。本发明消声过程可以分成两类:阻性消声和反射消声；对于特定的分割频率点,在小于该频率点的频率范围内，该装置工作于阻性消声状态，在大于该频率点的频率范围内，该装置工作于反射消声状态。

技术领域

本发明属于消声降噪领域，具体涉及一种基于渐变阻抗边界的宽带管道消声器。

背景技术

管道是常见的声学环境，管道降噪对于防治噪声污染有着重要意义。例如，在现代工业中，大型风机、燃气轮机、喷气装置的发展，使得这些管道结构中的强噪声污染也日趋严重，消声降噪变得日趋重要。目前常见的管道消声装置是扩张管式消声器和共振式消声器等。

现有的扩张管式消声器或共振式消声器通过在管道中引入一节扩张的管道或引入壁侧的共鸣器结构来实现消声的效果。被引入的扩张管与壁侧共鸣器在管道中带来的声阻抗的突变，使得在管道中传播的声波在这一阻抗突变位置上发生反射与透射，部分能量被反射，部分能量被吸收，少量能量透射，实现在透射方向上吸声的效果。

对于现有的管道消声实现技术方案，其缺点是：消声的频带较窄。对于扩张管式或者共振式的消声器而言，其消声原理依赖于共振机制，只有在特定的一个或几个共振频点及其周围的狭窄带宽范围内，才能实现有效的消声效果。在这些频带之外，消声效果几乎消失。

发明内容

本发明的目的提供一种基于渐变阻抗边界的宽带管道消声器，在管道中实现宽带的消声能力，克服背景技术中吸声带宽较小的问题。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案是：一种基于渐变阻抗边界的宽带管道消声器，其特征在于，包括声管道、渐变阻抗边界块和吸声圆环块，所述声管道的截面呈圆形，在声管道的管壁四周安装有所述渐变阻抗边界块，渐变阻抗边界块的内部排列开设有一端封闭的通孔，该通孔开口端与声管道的内部相通，所述声管道的一端内壁上敷设有所述吸声圆环块。

进一步的，所述声管道上开设有条状的长方形安装槽孔，每个安装槽孔沿声管道的轴向设置，并且各个安装槽孔沿声管道的周向均匀分布，所述渐变阻抗边界块开设有通孔的一端安装在安装槽孔上。

进一步的，所述渐变阻抗边界块内部通孔分为两部分，前一部分的通孔的长度逐渐增长，后一部分的所有通孔长度保持不变，且与前一部分的最后一个通孔的长度保持一致。

进一步的，所述吸声圆环块敷设在位于渐变阻抗边界块后一部分通孔位置的声管道内壁上，并且处于靠近渐变阻抗边界块最后一个通孔的边界位置。

更进一步的，所述吸声圆环块采用为吸声材料制作，包括各类多孔吸声材料或吸声棉。

更进一步的，所述吸声圆环块的径向厚度为管道半径的五分之一。

进一步的，所述渐变阻抗边界块的前一部分的逐渐增长通孔的长度为整体边界块长度的0.6-0.8倍。

更进一步的，所述渐变阻抗边界块绕着声管道的外壁排列一圈，数量设置为24块。

进一步的，所述渐变阻抗边界块的长度小于声管道的长度，渐变阻抗边界块的长度为声管道直径的6-12倍，声管道轴向上的长度为声管道直径的6到12倍。

进一步的，所述渐变阻抗边界块内部平行排列的通孔的最终长度为声管道直径的0.8-1.2；且通孔的直径为声管道直径的1/10，其上限不超过噪声低频下限对应波长的1/5。