由于函数的非线性，所以不能像线性最小二乘法那样用求多元函数极值的办法得到参数估计值，需要采用复杂的优化算法来求解。非线性最小二乘法是以偏差的平方和最小为准则来估计非线性静态模型参数的一种参数估计方法。Matlab优化工具箱提供一种优化算法用于搜索非线性最小二乘法的局部最优解。
不同于传统的消声器，多腔穿孔型消声器的传递损失与表10-1中的结构参数存在复杂的关系。如果同时对这些参数进行优化，往往耗时长且优化结果不能指导工程实际。因此，有必要考虑工程实际设置不同的优化模式。
图10-9 穿孔消声器理论计算及优化界面
为方便设计时使用一维理论计算方法，将一维理论计算方法结合Matlab中的图形用户界面模块，编写出相应的计算优化交互界面（图10-9）。该穿孔消声器模块包括“计算传递损失”“单频优化”“宽频优化”和“单宽频组合优化”四个选项。分别用于“计算传递损失”主要计算已知穿孔消声器结构的传递损失，用于预测其消声器性能，多用于验证；“单频优化”针对消声频率要求较窄的声学设计要求，用于设计腔数较少的穿孔消声器；“宽频优化”针对消声频率要求较宽的声学消声要求，用于设计腔数较多的穿孔消声器；“单宽频组合优化”结合了“单频优化”和“宽频优化”两者的特点，即可兼顾宽频消声又可兼顾单频消声。
当选择该穿孔消声器模块下拉框中的“计算传递损失”时，可用于对某样件的多腔穿孔消声器进行其传递损失的计算，通过设定参数面板中的膨胀腔内径、主管内径、主管壁厚、叶片厚度、腔数和模式及在宽频初始量中的腔宽、孔径和孔数，点击运行即可得到相应的结果。
当选择该穿孔消声器模块下拉框中的“单频优化”或者“宽频优化”时，首先在“优化目标关键点”中设置优化目标并载入目标曲线；其次通过设定参数面板中的膨胀腔内径、主管内径、主管壁厚、叶片厚度、腔数和模式（有3种模式可供切换）；然后在“宽频优化尺寸约束”中确定相应变量的约束范围，依据选择的模式，约束变量的范围也有所不同；再者在“宽频初始值”中输入相应优化变量的初始值，最后点击运行即可在“优化结果”中显示相应的经优化过后的参数值并在“曲线显示区”显示优化后的传递损失结果。
此外，该优化模块可以进行单宽频多腔穿孔消声器的组合优化，其步骤基本类似于“宽频优化”或“单频优化”。
图10-10 多腔穿孔消声器声学优化目标设置
选择该穿孔消声器模块下拉框中的“宽频优化”，设置如图10-10所示的优化目标。此外根据发动机舱的安装空间，恰当的指定膨胀腔内径为76mm；主管内径为49mm；主管壁厚为2mm；相邻腔之间的隔片厚度为2mm；腔数初定为9；模式设置为“111”，即对腔框、孔径和孔数同时进行优化；此外需要指定优化约束：初定腔宽为6～35mm；孔径为3～3.2mm；孔数为20～40；最后，指定各腔中的初始腔宽、初始孔径和初始孔数。经优化后的结果如图10-11所示，优化结果与优化目标紧密跟随。
图10-11 多腔穿孔消声器优化结果
由于优化结果中孔数项存在小数而实际上孔数只可能是整数，此外，为了便于加工制造需设置恰当的偏差及公差，因此也需要对其他参数进行四舍五入。此外为更好地衰减噪声，也需要进行局部范围的调整。调整后的尺寸参数如表10-1所示，其3D数模效果如图10-12所示。
表10-1 各腔优化后经调整的参数取值
图10-12 多腔穿孔消声器
免责声明：以上内容源自网络，版权归原作者所有，如有侵犯您的原创版权请告知，我们将尽快删除相关内容。
