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汽车空调系统管路消音器的设计

噪声是汽车空调系统开发过程中常见的问题,为了降低系统噪声,一种常见的方案是在空调管路上增加消音器,管路消音器通常有膨胀腔结构和胶管内置Silencer等方案,本文介绍一下膨胀腔方案消音器的设计逻辑。

消声的基本原理

下图是几种常见的消声器结构示意图。声波在管道截面的突然扩张(或收缩),造成通道内声阻抗突变,使声波传播方向发生改变,在管道内发生反射、干涉等现象,从而达到消声的目的。

消声量计算

消声量的计算可以使用以下公式:

其中m=S2/S1称为消声器扩张比,l为扩张室长度,k为转换系数。具体参数见下图

内接管方案消声器示意图

管路消音器频率特性

消音器的消声原理有一部分是因为声波在消声器内发生互相干涉抵消,不同波长的声波在同一尺寸的消音器内的特性不同,因此对应特定的膨胀消声器总是在特定的频段最有效。

我们取声波的波长为λ,λ=声速/声音频率   (注意此时的声速应为制冷剂内的声音速度)

当L为奇数倍波长四分之一

即: L=(2n+1)λ/4 (n=0,1,2……)时,有如下关系式:

kl=(2n+1)π/2

sin kl=2

TLmax=10lg[1+1/4*(m-1/m)2]

当L为偶数倍率波长四分之一

即: L=nλ/2 (n=0,1,2……)时,有如下关系式:

kl=nπ

sin kl=0

TLmin=0

由于kl=nπ的情况下消声量TLmin=0,即存在很多通过频率,因此我们可以使用插入内接管的方案。参见上方内接管方案消声器示意图,两端分别插入L/2和L/4的管分别消除n为奇数和偶数的通过评论。

另外,要注意到一点,特定频率下由于整车限制,消声器长度L远小于λ,故基本上L越长消声效果越明显。

其他

以上膨胀消音腔的设计仅仅考虑了声学方面的因素,在实际应用过程中,消音器充当了一个较大容积的缓冲器,还会改变压缩机吸排气脉动,进而影响压缩机工作状态,而这样的影响通常对压缩机噪音有益处。因此,在整车设计的过程中,应尽可能提前考虑消音器的布置,以便后续出现问题时快速提供解决方案。

One thought
  1. 很意外你还在更新(清理电子邮箱,发现十多年前你给我的一个链接:“张鹏博客”,好奇就点就来看看)。你还是一如既往地那么优秀,更难得的是从你发出来的文章中依稀还能透出一个追梦人的闪光,能一如既往地在自己的喜欢的领域工作,是一件很幸福的事,加油!

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