2023年《安全环境环保技术》之浅谈噪声控制与摩托车消声器.docx

浅谈噪声控制与摩托车消声器     消声器是阻止机械噪声传播而又允许气流通过的器件，是降低空气动力性噪声的主要技术装置。自从50年代初英国科学家莱特希尔发表喷气噪声的发声机制及其近似计算理论后，已引起各国的重视，现在对喷气噪声的成因已根本清楚也找到了一些有效的控制措施。简单地说，喷气噪声是由喷囗外喷流和大气的混合区中大量湍流产生的。声功率W与喷流流速V的8次方成比例，     中和P和Po分别是喷注和环境大气的密度（Kg/cm3）；c是环境大气是声速（m/s）；D是喷口直径（m）。K是实验常数，在亚声速下约为10-4。喷气噪声的频谱呈拱形，有明显的峰且相当宽的频率成分。峰值频率fr(Hz)约为     式中Sr称为斯劳哈尔（Strouhl）数，对各种喷注其值约为0.2。预热以及或降低喷气噪声，目前采用的有如下几方面：①降低喷注流速；②改变喷口形状。③如果保持喷口总面积不变，代之以大量小孔喷注，那么可以把频谱的峰值频率上推到声频以上，这时可听声相应就降低了。这个原理首先由中国声学家提出，并根据这个原理设计了小孔喷注消声噪。从小孔消声器获得的启示，结合上面①和③两方面控制原理，研制了多种多孔陶瓷消声器，不仅加工简便、造成价低廉，且能把消声量大幅度提高到约70。     就摩托车消声器而言，其根本原理是降低流出气体的能量，平衡气体压力波动，将振幅将低到一定值。一般采用的方法包括：屡次地改变气流的方向，重复的使气流通过收缩而有扩张的断面，将气流分割为很多小的直流且沿着粗糙不平的壁面流动并将气流冷却以降低其能量。当然，需要指出的是，一些国家和地区（如欧洲）对废气排放指标（如CH、CO、NOX等）要求很严，为了到达排放指标，有些消声装置中还需要设计废气净化装置，以满足越来越严的环境标准。     摩托消声器是摩托车上的重要零部件之一。消声器性能的好坏不仅影响摩托车噪声的大小，而且对发动机的功率、油耗、扭矩等性能都有较大影响，设计良好的消声器还可利用排气波能量来到达提高发动机功率的目的。因此了解摩托车消声器的消声原理、结构型式及维护常识，对于每一个摩托车从业人员和用户都是很有必要的。     摩托车用消声器根据消声原理的不同分阻式和抗式以及阻抗复合型三大类。     1．阻性消声器阻性消声器按气流通道几何形状的不同有多种形式(见图1)。是利用敷设在消声器气流通道壁上的吸声材料或吸声结构的吸声作用产生的声阻作用消声，它使沿管道传播的噪声随距离而衰减，从而到达消声目的，其性能取决于吸声材料及吸声结构。它能在较宽的中、高频范围内消声。常用吸声材料有玻璃纤维丝、低碳钢丝网、毛毡等，按一定方式排列固定在管壁上而构成阻性消声器。但声波进入管内后，使吸声材料孔隙中的空气分子和细小纤维的震动，将声能转化为热能被吸声材料吸收后再散发到大气层中。这类消声器对高频噪声的消声效果尤为显著，而对低频消声性能较差。但在高温、水蒸汽和对吸声材料有侵蚀作用的气体中使用寿命较短，且体积较大。加之由于吸声材料易被发动机排出的高温废气所熔化，且易被积炭、油泥等阻塞而降低或失去消声作用，故摩托车上很少采用单一的阻性消声器。     2．抗性消声器：这种消声器是依据声波滤波原理设计而成，其性能的好坏同消声器的几何形状和尺寸有关。利用管道截面的突然扩张或收缩，或利用产生声共振或声干预，使沿管道传播的某些特定频率成分的声波的反射回声源受到大幅度的衰减而实现消声。常见的有扩张室型、共振型和干预型（见图2）。这类消声器采用金属材料制成，其结构简单，具有较好的低频消声性能，构造简单，耐高温，耐冲击，耐气体侵蚀，但消声频带窄，它比较适用于消除低中频噪声。