消聲器是指同時具有噪聲傳播的氣流管道,可以使用帶有吸音襯里的管道和彎頭,也可以使用降噪器件,如利用截面積的突然變化和其他聲阻抗不連續(xù)的管道,使管道中的噪聲衰減或反射。
大多數(shù)人都知道,少數(shù)人知道。
說到聲浪,我們需要說明其產(chǎn)生機理:我們需要簡單介紹一下聲音。
聲音的三個要素是:聲源、傳播和接收。通過空氣、水、水和鋼管等媒體物質(zhì)進行傳播;聲音來源是一種刺激媒體振動的物體。例如,排氣聲波是由發(fā)動機排氣和排氣管中廢氣振動引起的;人類耳朵是一個接收裝置。
媒體質(zhì)量振動會產(chǎn)生分子的稀疏區(qū)和密集區(qū),這通常被稱為聲波(類似于水波)。在相鄰分子密集區(qū)域(或稀疏區(qū)域,如果你可以把手放在消聲器的出口部分,你會感覺到壓力會間歇性地增加和減少,大的部分是密集區(qū)域,小的部分是稀疏區(qū)域)。距離越長,聲音頻率越低(低音),距離越短,聲音頻率越高(高音)。在GT分析中,排氣噪聲頻率一般不得超過1000(噪聲頻率超過1000赫茲GT的精度將降低),低于100赫茲的部分可以被視為低音,100到300赫茲可以被視為中音,高于300赫茲屬于高音,這不同于正常音樂的低音、中音和高音劃分。聲音的大小由分貝表示。人們正常說話的聲音約為60~70分貝,F(xiàn)1賽車的聲音可以達到100~110分貝。
造成噪音的原因。
首先,讓我們了解一下發(fā)動機是如何工作的。常見的四沖程發(fā)動機有四個工作環(huán)節(jié):1-進氣、2-壓縮、3-點火和4-排氣。在相鄰的兩個排氣過程中,其他三個工作環(huán)節(jié)之間存在差距,因此排氣管中的氣體壓力不連續(xù),不連續(xù)的氣體壓力導致氣體分子稀疏和密集區(qū)域,這與上述聲音的產(chǎn)生機制相同。這就是發(fā)動機尾氣周期性排放產(chǎn)生的排氣聲波。
排氣聲浪的特征。
排氣聲浪分為兩部分:一部分與發(fā)動機的周期性轉(zhuǎn)動有關(guān),稱之為級聲;另一部分是尾氣流動再排入空氣中產(chǎn)生的嘶嘶聲,稱之為空氣流動聲,改裝后的空氣追求的迷人聲浪均為級聲。為了突出級聲,需減少空氣流動聲,常采用的方法是采用吸音棉吸音,將尾氣管加粗,使尾氣流速降低,從而降低空氣流動聲。
根據(jù)發(fā)動機氣缸為許多部分。根據(jù)發(fā)動機氣缸的數(shù)量,階次聲音的名稱也不同。例如,四缸發(fā)動機對應的是二階、四階和六階,六缸發(fā)動機分為三階、六階和九階。專業(yè)的排氣聲設(shè)計通常通過專業(yè)設(shè)備記錄并分析排氣聲,以獲得彩色頻譜圖。以四缸發(fā)動機排氣波彩色頻譜圖為例:
藍色表示聲音小,紅色表示聲音大,橫軸方向為聲音頻率,縱軸方向為發(fā)動機轉(zhuǎn)速。圖中黃色斑點為氣流聲,如1200-1500赫茲的排氣聲頻段為氣流聲。圖中50-450赫茲區(qū)間的一條斜線表示階次聲。條明顯的斜線是2級二次聲音;第二個是4級,以此類推。一般來說,低聲和強力排氣聲波的能量集中在前兩個階(即2級和4級)。高聲和清晰的排氣聲波集中在更高的階(6、8、10、12甚至更高)。
排氣聲浪如何控制。
主要依靠消聲器來調(diào)節(jié)排氣聲浪。根據(jù)工作原理,消聲器可以分為阻力、性和復合性。
阻力消聲器:工作原理是利用吸聲棉吸收聲音。顧名思義,阻礙聲音是通過在消聲器中填充多空間吸聲材料,將聲音能量轉(zhuǎn)換為內(nèi)部能量,從而消耗這部分能量。然而,高頻消聲效果良好,低頻消聲效果差。為什么?可以認為,高頻可以消除大部分,而低頻可以減少,效果不好。我認為,如果低頻部分受到阻礙,可以添加更多的消聲棉。當然,添加消聲棉是有限制的。它在中間消聲器和尾部直接排放消聲器中很常見。阻力消聲器主要用于中高頻。
抗性消聲器:顧名思義,消除波動性和阻力原理不同的抗性消聲器(又稱反射式)主要由隔斷和膨脹室組成。一般來說,消聲器有三個不同大小的膨脹室。利用廢氣在這些空間中反射,相互干擾(摩擦),達到消聲效果。中低頻噪聲的抑制效果非常明顯。抗性消聲器主要在中低頻運行,通過使用管道穿孔和管道斷開,導致結(jié)構(gòu)不連續(xù),聲音在這些不連續(xù)結(jié)構(gòu)中反射,從而降低聲音。
復合消聲器:它是阻力和阻力消聲器的結(jié)合體,可以實現(xiàn)全頻段降噪。然而,大多數(shù)人經(jīng)常混合氣流和聲音,認為改變氣流的方向可以改變聲音,這是不完全正確的。舉個簡單的例子,如圖所示,阻力消聲器。由于吸音棉的阻力,大部分氣流沿著內(nèi)管流動,而一些聲音可以很容易地穿過內(nèi)管上的孔,直到吸音棉被吸收。如果阻力消聲器的外殼直徑增加到足夠大,此時氣流仍然沿著內(nèi)管流動,但基本上所有的聲音都會被吸音棉吸收,因此即使是直接排出,也可以消除一定的噪音。
排氣共振
排氣共振分為兩種類型,一種是聲音共振(也稱為共振),另一種是振動共振。排氣管振動是由發(fā)動機運行引起的振動(可稱為聲源)。波紋管相當于彈簧減震系統(tǒng),可在連接處安裝波紋管,以減少向中間段和末端的振動。合理設(shè)計的波紋管可以衰減大部分沿排氣管傳播的振動。
任何物體都有固定的振動頻率,排氣管也不例外。此外,物體各部分的振動尺寸也有規(guī)律。有些地方的振動總是很小,有些地方的振動總是很大。當我們在方程式中固定消聲器時,我們還應該找到正確的位置,不要把它們放在振動量大的地方(比如FSCC賽車的后倉庫)。我們還可以在排氣管和消聲器之間安裝波紋管,以降低振動頻率,從而改變排氣管固有的振動頻率。此外,排氣噪聲的振動將被放大并通過車架驅(qū)動整個車輛的振動。當兩個振動函數(shù)的頻率相同時,振幅將被疊加,因此振動將被放大。因此,在安裝消聲器時,我們也應該找到一個合適的位置。
聲音的共振是振動的傳遞需要介質(zhì),振動共振是由于發(fā)動機的振動和排氣管的結(jié)構(gòu)與其固有特性相吻合造成的,排氣聲波的傳播介質(zhì)是空氣,那么聲音的共振是由于發(fā)動機的排氣聲與排氣管內(nèi)的空氣固有特性相吻合造成的。排氣聲波在傳播過程中會在排氣管內(nèi)形成駐波,與排氣管內(nèi)的振動不同位置振動量大小相同,由于駐波的存在,聲音在排氣管內(nèi)的大小也因位置不同而不同,通常在消聲器內(nèi)部管路斷開處都是聲音點聲音點的數(shù)量和位置則因聲音頻率的不同而不同。例如,駐波聲的點在兩個消聲器的中間,而駐波2的頻率是駐波1的兩倍。當發(fā)動機的排氣聲波頻率與連接管駐波頻率相吻合時,就形成了聲音的共振。共振也表示振動將會放大。
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