壓電致動聲襯及其消聲性能研究.pdf

1、噪聲污染廣泛的存在于社會生活及工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域，采用不同的手段對噪聲抑制或消除一直是工程界、學(xué)術(shù)界的研究熱點(diǎn)。聲襯技術(shù)在航空發(fā)動機(jī)、氣流管道等流體機(jī)械的噪聲控制工程中有著廣泛的應(yīng)用。研究具有自適應(yīng)功能的新型聲襯，對于抑制寬頻噪聲，提升動力機(jī)械的整體水平具有重要理論意義與工程實(shí)用價(jià)值。本文在研究渦流消聲理論以及壓電合成射流技術(shù)的基礎(chǔ)上，提出了一種可自主控制的壓電致動聲襯，可以實(shí)現(xiàn)對航空發(fā)動機(jī)、氣流管道等流體機(jī)械中的寬頻噪聲進(jìn)行抑制。<

2、br>　　根據(jù)壓電致動聲襯的工作原理，對壓電致動單元進(jìn)行了設(shè)計(jì)與分析。建立了壓電片的有限元模型，并對其進(jìn)行分析計(jì)算。通過模態(tài)分析計(jì)算出所選用的壓電片（金屬振動膜直徑為30mm，厚度為0.2 mm；壓電陶瓷直徑為25 mm,厚度為0.2 mm）的固有頻率為2504 Hz，驅(qū)動頻率越接近壓電片固有頻率共振現(xiàn)象越明顯，壓電片共振會影響聲襯的使用壽命。
　　根據(jù)渦流消聲的基本理論，對壓電聲襯產(chǎn)生的射流進(jìn)行了分析。分別對壓電片和聲襯的外流場

3、建立了有限元模型，并將電場、結(jié)構(gòu)以及流場進(jìn)行了多域耦合分析。通過分析計(jì)算出壓電致動聲襯射流速度隨著壓電片激勵電壓的幅值和頻率的增大而增大；聲襯的射流速度隨著聲襯單元噴孔直徑的變小而增大；聲襯的射流速度在噴孔厚度為1 mm時(shí)達(dá)到最大值96.4 m/s；腔體高度為1 mm—2 mm之間聲襯的射流速度趨于穩(wěn)定，大于2mm或者小于1mm時(shí)聲襯的射流速度明顯下降。
　　采用LABVIEW編寫了數(shù)據(jù)采集程序以及自適應(yīng)控制程序，研發(fā)了吸聲系數(shù)測

4、量系統(tǒng)并將其應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)測試中。根據(jù)聲襯技術(shù)的聲學(xué)評價(jià)方法，設(shè)計(jì)了相關(guān)的實(shí)驗(yàn)方案。通過對壓電致動單元射流速度的測試，進(jìn)一步研究射流速度與激勵電壓之間的關(guān)系。通過對聲襯板與平板吸聲系數(shù)的對比測試，說明該聲襯能夠吸收一定的聲能，入射聲波頻率在700Hz—900Hz范圍內(nèi)，吸聲系數(shù)最大增量為0.5；通過對鋪設(shè)有聲襯的管道進(jìn)行傳遞損失的測試，噪聲頻率在700Hz—800Hz時(shí)，聲襯管道的傳遞損失最大增量為0.8。說明該聲襯結(jié)構(gòu)對噪聲的抑制有增強(qiáng)作