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传递矩阵法

时间:2022-10-02 百科知识 版权反馈
【摘要】:对于多腔消声器而言,可以将其看作由多个消声单元连接组成。多腔消声器如果由N个声学单元组成,而且每个单元的传递矩阵都已知,则消声器的进出口声压和质点振速的关系式即为[29]因此,可将组成多腔消声器的各个消声元件的传递矩阵连乘,得到总传递矩阵。

如图5-1所示,假设消声单元出口为无反射端,传递损失为消声单元进口入射声功率级和末端投射声功率级之差。

图5-1 消声单元传递损失

当管道内声波为一维平面波时,入射声功率Wi和透射声功率Wt可表示为

式中 Ii,pi——消声单元进口入射声强和声压;

It,pt——消声单元出口投射声强和声压;

S1,ρ1,c1——消声器进口的横截面积、介质密度和声速;

S2,ρ2,c2——消声器出口的横截面积、介质密度和声速。

因此,消声单元的传递损失TL也可表示为

如果消声单元进口与出口介质相同,温度相同,横截面积也相同,式(5-3)可简化为

管道声学单元进口的声压p1和质点振速u1可以由末端的声压p2和质点振速u2表示,并可以写成矩阵关系式

式中,[T]即为进口和末端声学参数的传递矩阵,由A、B、C和D四极参数组成。进出口的声压和质点振速可用入射、反射和透射声压来表示

p1=pi+pr(5-6)

p2=pt(5-7)

ui=(pi—pr)(5-8)

u2=(5-9)

由式(5-6)—式(5-9)代入式(5-5),可得

2pi=(A+B+C+D)pt(5-10)

将式(5-10)代入式(5-3),得到

如果消声单元进出口温度相同,介质相同,截面积也相同,则式(5-11)可化简为

TL=20lg( |A+B+C+D|)(5-12)

所以,求解消声器单元的传递损失,可以通过建立进出口声学参数的传递矩阵,并且传递矩阵仅与消声单元本体有关,与声源和出口辐射阻抗无关。

对于多腔消声器而言,可以将其看作由多个消声单元连接组成。在线性声学范畴,沿着管道轴向各消声单元的状态变量线性相关。多腔消声器如果由N个声学单元组成,而且每个单元的传递矩阵都已知,则消声器的进出口声压和质点振速的关系式即为[29]

因此,可将组成多腔消声器的各个消声元件的传递矩阵连乘,得到总传递矩阵。多腔消声器的总传递矩阵[Tt]为

结合式(5-11)和式(5-14),可得多腔消声器的传递损失TLt

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