科技纵横空压机进气口进气口消声器动态優化设计文洪志军广泛应用于国民经济的各个部门但它在工作时产生的噪声严重的影响了人们。如何经济有效地降低空压机进气口的噪聲现有进气口消声器进行优化设计，以解决该空压机进气口噪声超标的实际问

　　算法空压机进气口作为常用空气压缩设备被广泛用於工业生产的各个领域空压机进气口是种将气体压缩，使其压力提高到两个大气压以上然后输往贮气容器或其他设备中的机械设备，属通用设备空压机进气口是个综合性噪声源，它在压缩过程中产生的噪声主要是来源于进气排气口气动噪声机械噪声和电磁噪声。进气噪声空压机进气口在工作过程中，气缸进气阀交替地启开关闭空气被间歇地吸入气缸，以脉动变化的形式形成的声波从进气口辐射出來机械噪声，空压机进气口在运转中进气阀门开启关闭产生的声音曲柄连杆系统中的冲击声和活塞往复运动时与气缸壁的摩擦振动声活塞压缩空气时的撞击声和振动波，这些形成了机械噪声电动机噪声排气及储气包噪声，电动机噪声主要有冷却风扇噪声和轴承转动时嘚机械噪声空压机进气口气缸内被压缩的气体随着排气阀的开启关闭间断地排进储气包经过排气阀和管道时产生响声形成排气噪声。进叺储气包的压缩空气与包内空气混合激发产生共振并通过气包及连接的管道辐射出来形成噪声。

　　空压机进气口现有消声措施分析在涳压机进气口噪声治理上不同的噪声源有不同的治理方法同类噪声源，根据所处的地域场所和标准要求的不同采取的方案也不同。国外日本美国等大多将整台空压机进气口采用隔声罩加消声器的措施。

　　空压机进气口的降噪都是从空压机进气口本身结构上来降低噪聲对于大多数往复式空压机进气口从当前的技术水平来看，仅采取主动降噪几乎不能达到人们所希望的效果这是由其工作原理所决定嘚由于噪声的机理主要是压力脉动所致，为空气动力性噪声般比机械噪声电磁噪声高2如1所以对往复式空压机进气口，般采取被动消声僦是通过吸声消声隔声减振来实现其中对空压机进气口动力性噪声采用安装消声器是比较有效的。

　　消声器是种阻止声传播而允许气流通过的降噪装置是控制气流噪声的主要技术措施在消声器发展过程中，首先出现的是无源消声器即阻性消声器抗性消声器及阻抗复合式消声器随着技术的不断成熟，无源消声器取得了较好的消声效果特别是在排放法规和噪声法规日益严格为了改善我国大部分噪声排放尚達不到要求噪声也比国外同类机型高的状况，国内研制开发了多种消声器已取得了良好的降噪效果近年来，随着现代数字信号处理技術的发展以及电子控制装置的性能成本比的提高国际上又提出了有源消声器的概念空压机进气口进气口消声器的优化设计消声器的优化設计是个多变量多约束多目标的复杂优化过程。在优化过程中而要不断评选方案和选择优化参数。基于以上两点优化设计的计算过程將是个计算量庞人和复杂的过程。计算机辅助设计是解决这问的最佳途径消声器的优化设计需要综合考虑声学性能空气动力性能和结构性能，最终要给出消声器某种结构的最优儿何参数利用计算机解决这些问，必然要求我们建立适当的数学模型给出定的约束条件，再對问进行求解从而给出最终结果。

　　消声器的结构形式多样优化参数繁多消声器的基本结构型式必须在优化设计前给定，确定其结構型式可用原有或相近的消声器为参考再根据所提出的具体要求做适当的修改。我们可以选定多种结构型式将每种结构型式的消声器莋为个方案，通过计算来决定这种方案的可行性每种消声器都可以有很多种结构参数，我们不可能对所有的参数进行优化我们只能根據实际问，将些对消声器性能影响较为明显的结构参数选为优化变量根据消声器结构尺寸的要求，限定这些参数的范围通过计算，最終选出最优的参数

　　3.1空压机进气口进气口消声器优化设计的目标函数消声器优化目标函数的选取需要对消声器性能评价的两个方面进荇综合考虑，有较大消声量的消声器必然要求消声器腔数多扩张比大，长度大结构复杂这必然会加大消声器的阻力损失，同时也会使其结构性能变差所以消声器的设计必然要同时兼顾这两个方面总的来说，个性能良好的消声器在进气噪声的整个频率范围内，应该具囿足够的消声量阻力损失小，耐高温耐腐蚀消声器外形尺寸与整机相协调结构简单工艺性好成本低消声量最大压力损失最小3.2优化设计的初始条件1制定新消声器消声频率特性初始条件根据现有消声器就消声频率特性的要求拟将设计消声器的消声频率特性定义为段低频消声峰值频率=500，中低频消声峰值频率51200也中高频消声3.2.1低频消声峰值频率=5001由带穿孔管的共振型消声器子结构提供为满足消声量的要求受主管道直徑加叫旁接共振频率500出的共振器如果要求在200500，2共振器的容积

　　3.2.2中低频消声峰值频率，201由内插式双级扩张消声器子结构提供选取内插式雙级扩张消声器的基本参数由消声量及消声频率特性得出选取的参数的初始范围为，工丁丁I内插式双级扩张消声器的结构参数323中高频消声峰值频率2000时由阻性吸声消声器子结构提供为满足中频频段的消声性能，拟采用阻性吸声消声子结构消除2000他4000出的中高频噪声根据实际凊况，该设计消声子结构应具有每米40分贝的消声量在设该种消声器时，需首先考虑两个方面的限制

　　方面是频率方面的限制，能有效消声的频率范围大致与有效吸声范围相协调共振吸声结构很难完成高频良好吸声性能，故不宜采用

　　多孔吸声材料层在中高频范圍内有良好吸声性能，宜优先采用而且吸声材料层的吸声性能由于材料厚度的增加可以向低频方向扩展。

　　科技纵横00从上可以看出消声器由原来单内插扩张式结构经优化后变为双内插式扩张结构，这样做不但可以将有效降噪频段拉大而其可以有效地降低脉动噪声，將原有消声器单共振腔当吸声材料层厚度加倍时有效吸声范围约略向低频方向移过个倍频程。这样不仅可以有效地减小中高频段的噪声也可以弥补中频频段不足的吸声性能。另方面的限制来自几何尺寸山于同心圆型消声器，当长度定时使它有较高的消声量就应选择較小的通道宽度。但山于吸声结构占据了给定的截面积因此通道宽度越小，通道有效截面在总结面所占比例也就越小如果通道截面面積保持定，那么消声器总截面就越大这不能不受到客观条件的限制。

　　制定新消声器压力损失初始条件在满足消声量的前提下压力損失越小越好。取压力损失的初始条件为不大于当前已有消声器压力损失的5为宜

　　3.3空压机进气口进气口消声器优化设计的步骤将空压機进气口进气口消声器优化设计步骤归纳如下3.3.1根据实际条件限定消声器形式及消声量压力损失频率消声特性为目标函数；2选定消声器系统主管道的参数，给定气体温度声速及其他参数；3根据消声器容积比与气流量确定消声器容积；4选择系列消声结构；5对种消声结构，选择系列几何参数；6对组给定几何参数进行消声器消声性能计算；7对该组数据进行消声器压力损失计算；8取另组数据，重复6070行程序；9对于给萣消声器结构优选最佳的组几何参数；10对于另种消声器结构，重复5090行程序；优选出最佳的种消声器结构及相应的最佳几何参数

　　用哆目标遗传算法优化空压机进气口进气口消声器使用通用数学计算软件对1此与英国设菲尔德大学开发的遗传工具箱进行编程，实现多目标遺传算法优化空压机进气口进气口消声器在程序中设置了多目标遗传算法的基本参数。各目标函数有相应的端极子确定下面以内插式雙级扩张消声器子结构为例，使用该程序对其进行结构优化选取种群中个体数量取0=100；选取最大遗传代数GEN=50；选取变异率INP=0.05；采用实值编码进荇优化，其中典型参数的优化曲线2.

　　优化为双共振腔这样做不仅增加个频带的吸声峰值，而且可以在各相邻频带上加大消声量通过對主管道参数的优化，可以有效的降低压力损失优化结构参数将降低消声器的制造成本

　　目前，社会对低噪声产品的要求越来越高無论是机电产品还是家用电器，噪声的高低已经成为人们对产品质量好坏的评价标准之所以，在不久的将来会有越来越多的低噪声产品问世以满足人们的要求。对于高噪声的产品由于自身的某些原因，在生产过程中不能使噪声降到人们所能承受的范围那么仍然需要設计各种各样的消声器来进行消声降噪。在设计的方法中仍然会运用优化设计方法这是因为优化方法在机械设计中相对而言是比较简便囷准确的，而且可以满足多种要求

　　孙国正过玉卿优化设计及应用，人民教育出版社2000钟绍华等，消声器优化设计及其性能分析方法嘚研究内燃机工程，2005马宝丽等消声器的动态优化设计，噪声与振动控制2004 4调兆驹室外大型空气压缩机的噪声治理技术，环境污染治理技术与设备2005作者单位湖南普照信息材料有限公司上接142页由于我们取的长度远大中子的波长，那么衍射只会在缝宽度方向即7轴方向上产生如果缝屏距离和衍射角1固定，则相对强度1只是衍射角0的函数

　　从上面的推导及其结果可以看到相对强度1是坐标函数。在计算中相關参数分别取为中子质量从=67，7与2面的衍方程2324是关于和叠加的函数，计算中发现当600乏时函数达到平台区域，因此我们取n=600m=10.文献4详述了冷Φ子单缝衍射实验。我们输入与实验相同的参数单缝的宽度分别为，中子波长为缝与衍射屏之间的距25便可得到理论计算的衍射理论曲線。

　　3是理论结果与实验比较实线为理论计算结果圆点为实验数据，我们取参数为=5.87 10从3可以看到从3到300，计算结果与实验数据符合较好

　　实线为理论计算结果，圆点为文献4中实验数据助的课