WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


 

       

На правах рукописи

КОМКИН АЛЕКСАНДР ИВАНОВИЧ

РАЗРАБОТКА СОВРЕМЕННЫХ МЕТОДОВ РАСЧЕТА  И ПРОЕКТИРОВАНИЯ АВТОМОБИЛЬНЫХ ГЛУШИТЕЛЕЙ ШУМА С ТРЕБУЕМЫМИ ХАРАКТЕРИСТИКАМИ

01.04.06 – Акустика

Автореферат диссертации на соискание ученой степени

доктора технических наук

Санкт-Петербург

2012

Работа выполнена в Московском государственном техническом университете

им. Н.Э. Баумана

Официальные оппоненты:  доктор технических наук, профессор

Тупов Владимир Борисович

доктор технических наук, профессор

Усков Владимир Николаевич

доктор технических наук, профессор

Цукерников Илья Евсеевич

Ведущая организация –  Центральный научно-исследовательский автомобильный и автомоторный институт „НАМИ“, г. Москва.

Защита состоится  29 марта  2012 г в 15.00 на заседании диссертационного совета Д.212.010.01 в Балтийском государственном техническом университете «Военмех» им. Д.Ф. Устинова по адресу: 190005, Санкт-Петербург, 1-я Красноармейская ул., 1, ауд. 217.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Балтийского государственного технического университета «ВОЕНМЕХ» им. Д.Ф. Устинова.

Автореферат разослан  « »  февраля  2012  г.

Учёный секретарь

диссертационного совета                                        Дроздова Л.Ф.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ



Актуальность. Среди глобальных проблем развития современной цивилизации шум относятся к числу наиболее важных. Неблагоприятное воздействие шума в той или иной степени ощущает на себе каждый второй человек на планете. Он отрицательно влияет на производительность труда и здоровье людей. Энергетические установки, такие как двигатель внутреннего сгорания, являются основными источниками шума в окружающей среде. Уже сейчас, например,  передовые страны расходуют на борьбу с шумом транспортных средств около одного процента своего бюджета. Вместе с тем, учитывая тенденцию, с одной стороны, к повышению энергонасыщенности вновь разрабатываемых машин, а с другой стороны, к необходимости снижения их шума, следует ожидать, что проблема снижения шума машин будет становиться все более острой.

В связи с этим становится очевидным, что создание машин с пониженным уровнем вибрации и шума  представляет собой важную научно-техническую проблему, требующую серьезных фундаментальных исследований. К основным источникам шума энергетических установок является газодинамический шум выпускной системы. Проблема снижения этого шума решается с помощью применения эффективных глушителей.

До настоящего времени не разработано единой методики расчета глушителей шума. Проектирование глушителей на большинстве предприятий, специализирующихся на их производстве, проводится на основе проведения экспериментальных работ, связанных со значительными материальными затратами, когда разработчик, основываясь на своем опыте, изготавливает несколько опытных вариантов глушителей, проводит их стендовые испытания, и на их основе выбирает лучший вариант. Такой подход далеко не всегда приводит к желаемому результату, вследствие чего подготовленные к производству глушите­ли в большинстве случаях нужда­ются в дальнейшей доработке.

Эффективность работ, связанных с разработкой глушителей шума  может быть существенно повышена с использованием модульного принципа расчета и проектирования, что позволяет оперативно  выявлять рациональные  пути снижения шума до допустимых норм. В настоящее время многие вопросы, связанные с модульным проектированием глушителей шума, были рассмотрены  поверхностно или вообще не рассматривались, что существенно снижает расчетных методов.

В связи с этим весьма актуальной является задача разработки методов расчета глушителей шума, которые бы позволяли не только адекватно описывать результаты экспериментальных исследований, но и давали возможность проектировать глушители с заданной акусти­ческой эффективностью, при удовлетворении требованиям на гидрав­лическое сопротивление, габаритные размеры.

Целью настоящей работы является создание современных методов  расчета автомобильных глушителей шума, позволяющих на стадии проектирования  определять конфигурацию и параметры глушителя с требуемыми акустическими характеристиками.

Научная новизна:

  1. Разработана математическая модель распространения звуковых волн в каналах  с учетом вязкости и теплопроводности среды при числах Прандтля близких к , позволяющая оценивать потери при распространении звука, как в канальных элементах глушителей шума, так и в звукопоглощающем материале.
  2. Разработаны математические модели типовых элементов глушителей шума и получены матрицы передачи этих элементов в безразмерном виде с привязкой к диаметру их патрубков, что позволяет реализовывать  модульный принцип проектировании глушителей шума с использованием глушителей-прототипов.
  3. Предложен новый метод измерения акустических характеристик звукопоглощающих конструкций в импедансной трубе с использованием нелинейной регрессии, позволяющий повысить точность измерений.
  4. Проведена теоретическая и экспериментальная оценка акустических характеристик звукопоглощающего материала на основе базальтового волокна, использование которых в расчетных моделях диссипативных глушителей и последующее сравнение результатов расчетов с результатами измерений, показало достоверность полученных данных.
  5. Впервые для оценки акустической эффективности глушителей предложен интегральный показатель, так называемые  обобщенные потери передачи, и показана возможность его использования для оптимизации камерных глушителей шума.
  6. Разработана методика  выбора по заданным исходным данным геометрических параметров резонаторных глушителей шума, в частности резонаторов Гельмгольца, позволяющая с учетом поставленной  целевой функции сделать такой выбор однозначным.
  7. Теоретическое и экспериментальное исследование системы активного гашения периодических составляющих шума, как системы с деструктивной интерференцией, реализуемой методом синтез гасящей волны, позволили получить диаграмму устойчивости такой системы и показать эффективность ее работы.
  8. Разработана методика оптимизации путей снижения внешнего шума автомобиля до требуемых норм и показано ее применение при  снижении внешнего шума большегрузного автомобиля.
  9. Создана конечно-элементная модель излучения шума  выпускной системой автомобиля, позволившая, с одной стороны, оценить влияние на характеристики излучения параметров газового потока, а с другой стороны, показать, что  использования специальных насадок на срезе выпускной трубы может быть весьма эффективным средством для дополнительного снижения шума выпуска. 
  10. Разработана математическая модель для оценки излучения выпускной системой автомобиля в расчетной точке над подстилающей поверхностью, и  показана необходимость использования в этом случае при пересчете шума из одной расчетной точки в другую дополнительной поправки на подстилающую поверхность.
  11. Впервые для оценки эффективности установки глушителя в выпускную систему автомобиля предложен интегральный критерий: обобщенные вносимые потери.
  12. Разработана методика расчета и проектирования глушителей шума для систем выпуска автомобиля, основанная на использовании спектра незаглушенного шума выпуска и интегрального критерия вносимых потерь.

Практическая значимость.

Состоит в том, что полученные результаты позволяют на стадии проектирования определять конфигурации глушителей шума с требуемыми характеристиками, тем самым способствуя решению проблемы создания автотранспортных средств  с пониженным уровнем шума. 

Внедрение результатов работы. Разработанная методология расчета и проектирования автомобильных глушителей шума была внедрена на ведущем отечественном предприятии по производству глушителей шума ООО «НТЦ МСП». Это позволило сократить сроки повысить качество разработки и испытаний опытных глушителей шума, которые в дальнейшем стали производится серийно и поставляться на ведущие заводы автомобильной промышленности: КАМАЗ, ГАЗ, ЗИЛ, УАЗ. 

Кроме того, результаты работы используется на кафедре экологии и промышленной безопасности МГТУ им. Н.Э. Баумана при обучении студентов по направлению «Техносферная безопасность».

Апробация работы. Результаты  данной работы докладывались и обсуждались на: Международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы фундаментальных наук» (Москва, 1991); Всероссийской конференции «Внешний и внутренний шум автомототехники (Дмитров, 1993); Second International Symposium «Transport Noise and Vibration» ( St.-Peterburg, 1994); Международной научно-технической конференции «100 лет российскому автомобилю» (Москва, 1996); III Всероссийской научно-технической конференции «Новое в экологии и безопасности жизнедеятельности» (Санкт-Петербург, 1998); IV Всероссийской научно-технической конференции «Новое в экологии и безопасности жизнедеятельности» (Санкт-Петербург, 1999); Sixth International congress on sound and vibration  (Copenhagen, 1999); Всероссийской конференции ААИ (Дмитров, 1999); 5-th International Symposium «Transport Noise and Vibration» (St.-Peterburg, 2000); XI сессии Российского акустического общества (Москва, 2001); Международной конференции «Машиностроение и техносфера ХХI века» (Севастополь, 2004); Международной конференции «Образование через науку» (Москва, 2005);  XVI сессии Российского акустического общества (Москва, 2005); XIХ сессии Российского акустического общества (Москва, 2007); XХ сессии Российского акустического общества (Москва, 2008); II Всероссийской научно-практической конференции «Защита населения от повышенного шумового воздействия»  (Санкт-Петербург, 2009); конференции к 100-летию А.В. Римского-Корсакова (Москва,  2010); семинар "Акустика неоднородных сред" (Москва, 2011); III Всероссийской научно-практической конференции «Защита населения от повышенного шумового воздействия»  (Санкт-Петербург, 2011).

Работа выполнялась в рамках аналитической ведомственной целевой программы «Развитие научного потенциала Высшей школы» (регистрационный номер 2.1.2/6509).

Публикации. Общее количество работ, опубликованных по теме диссертации – 52, в том числе по перечню, рекомендуемому ВАК, – 26.

НА ЗАЩИТУ ВЫНОСЯТСЯ:

– математические модели и  расчетные схемы:

а) типовых элементов глушителей шума и соответствующие им  безразмерные матрицы передачи;

б) излучения на срезе выпускной трубы с различными резонаторными насадками и при наличии подстилающей (отражающей) поверхности;

в) двигателя внутреннего сгорания как источника шума выпуска автомобиля;

– результаты теоретических исследований:

а) распространения звука в каналах с учетом вязкости и теплопроводности среды, а так же при  наличии в каналах неоднородностей;

б) прохождения звука через  типовые элементы глушителей шума;

в) устойчивости и быстродействия систем активного гашения шума;

– результаты экспериментальных исследований:

а) акустических характеристик волокнистых звукопоглощающих материалов;

б) акустических характеристик типовых элементов глушителей шума;

в) акустической эффективности активной системы гашения шума;

–  интегральные показатели эффективности глушителей шума:

а) обобщенные потери передачи;

б) обобщенные вносимые потери;

– разработанные методики:

а) оптимизации конфигурации камерных глушителей шума;

б) выбора геометрических параметров резонаторных глушителей шума в канале;

в) оценки акустических характеристик звукопоглощающих материалов  в импедансной трубе;

г) оптимизации пути снижения шума автомобиля до требуемых норм;

д) учета влияния на результаты измерения шума выпуска подстилающей поверхности при пересчете ;

е) проектирования глушителей шума выпуска автомобилей с требуемыми характеристиками;

– результаты практических работ по  доводке глушителей шума для систем выпуска ряда автомобилей.

Структура и объём работы. Диссертационная работа состоит из введения, семи  глав, основных выводов, списка литературы, приложений и содержит 373 страницу основного текста, 7 таблиц,  170 рисунков, список использованных источников включает 685 наименований, из них 519 иностранных.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность работы.

В первой главе дан обзор состояния проблемы и определены задачи исследования.

Расчетам глушителей шума начали уделять внимание еще в начале прошлого века, с той поры как сами глушители начали  находить широкое практическое применение. Первые подходы к расчету глушителей шума основывались на методе электроакустических аналогий, когда расчет глушителя, как  акустического  фильтра, сводился к расчету  соответствующего электрического фильтра.

В настоящее время наиболее распространенным аналитическим методом расчета является метод передаточных матриц. В отечественной литературе данное направление связано с именем Б.К. Шапиро и  в дальнейшем  нашло отражение в работах Д.В. Баженова, Л.А. Баженовой, И.И. Клюкина, П.Н. Кравчуна, А.В. Римского-Корсакова, А.Д. Лапина, Р.Н. Старобинского, В.В. Тупова, К.В. Чернышева. Заметный вклад в это направление расчета  и проектирования глушителей шума внесли J. Miles,  P.O.A.L. Davies, R.J. Alfredson, J.W. Sullivan, M.J. Crocker, M.L. Munjal, M.G. Prasad, L.J. Eriksson.  Дальнейшее развитие этого метода осуществляли K.S. Peat, J.-G. Ih, E. Documaci, A. Selamet, C.-N. Wang.

При таком подходе глушитель рассматривается как акустический фильтр и представляется в виде эквивалентного четырехполюсника, характеризующегося  матрицей передачи с коэффициентами TA, TB,  TC, TD, которая связывает звуковое давление Pu и  колебательную скорость Vu  на входе глушителя с такими же  параметрами на его выходе:

, (1)

где с, скорость звука и плотность  газовой среды в патрубках глушителя.

Для оценки  акустической эффективности глушителей используются потери передачи TL, определяемые через  коэффициенты матрицы передачи (1) в виде

,  (2) 

где Su и Sd  –площади сечений входного и выходного патрубков глушителя. 

При расчетах в качестве показателя эффективности установки глушителя шума в систему выпуска используются вносимые потери , где |Pr0 |, |Pr | спектры звукового давления в контрольной точке для выпускной системы соответственно без глушителя и с глушителем. Если Zs и Zr акустические импедансы соответственно источника и излучения на срезе выпускной трубы, а коэффициенты  матрицы передачи выпускной системы без глушителя равны TA0, TB0, TC0, TD0, то вносимые потери равны

. (3)

Вместе с тем, существующие аналитические методы расчета не позволяют осуществлять оптимизацию и синтез конфигурации глушителя шума с требуемыми характеристиками. Это можно сделать, опираясь на модульный принцип проектирования глушителей шума, когда конфигурация глушителя набирается из набора типовых элементов глушителей шума. При этом  сами типовые элементы и их акустические характеристики  должны определяться  безразмерными параметрами, сделав универсальным их использование.

Наряду с этим в последнее время все большее распространение находят численные методы расчета, основанные на использовании методов конечных  и граничных элементов. Они позволяют рассчитывать конкретные конфигурации глушителей шума, даже весьма сложные,  и при этом получать подробную информацию об особенностях гашения шума в них. Однако численные методы не позволяет осуществить  выбор конфигурации глушителя шума, удовлетворяющего исходным требованиям, а по сути лишь заменяют трудоемкие экспериментальные исследования по поиску подходящего варианта глушителя шума, являясь менее  затратными. При этом также сохраняется основной недостаток расчетных методов, когда возможно  решение только  прямой задачи определения эффективности глушителя конкретной конфигурации, а не более важной обратной задачи  нахождения конфигурации глушителя с  требуемой  эффективностью.

Кроме того, анализ литературных источников показал, что существующие методы расчета глушителей шума не позволяют непосредственно связать требования на вклад шума выпуска во внешний шум автомобиля, оцениваемый обычно в уровнях звука, с акустическими характеристиками самого глушителя.

Таким образом, основными задачами исследования являются:

1. Разработка математических моделей типовых элементов глушителей шума и определение их матриц передачи, выраженных в безразмерном виде.

2. Анализ акустических характеристик (потерь передачи) типовых элементов глушителей шума и их зависимости от характерных параметров элементов.

3. Выработка интегрального критерия эффективности глушителей шума, позволяющего получать как достоверную оценку акустической эффективности глушителя, так и проводить сравнительную оценку эффективности глушителей различных типов.

4. Разработка методики оптимизации типовых элементов глушителей шума с помощью интегрального критерия эффективности и глушителей-прототипов.

5. Разработка методики экспериментальной оценки акустических характеристик глушителей шума и их элементов.  Проведение экспериментальных исследований и сравнение полученных результатов с результатами расчетов.

6. Исследование  активного глушителя,  реализуемой методом синтез гасящей волны; анализ быстродействия, устойчивости и эффективности  такой системы. Изготовление и испытание макетного образца активного глушителя.

7. Разработка методики расчета и проектирования глушителей шума для систем выпуска автотранспортных средств и ее применение  на практике при проектировании  и доводке глушителей шума выпуска автомобилей.

Во второй главе рассмотрено распространение звука в прямом канале с вязкой теплопроводной средой. Решается общая система уравнений газовой динамики. Показано, что при числе Прандтля Pr=3/4 система уравнений разделяется, так что акустические волны в такой системе могут рассматриваться отдельно от тепловых волн. Это существенно упрощает решение уравнений, в сравнении с традиционным способом, предложенным Кирхгоффом. При этом результирующая звуковая волна в канале  рассматривается как суперпозиция акустической и вязкой волн (рисунок 1).

Приведены частные решения полученного уравнения, в частности для плоской задачи, а также  каналов квадратного и круглого поперечного сечения.

В общем случае, постоянная распространения

,  (4)

где k=/c – волновое число; – –круговая частота; c – скорость звука; – параметр, для канала круглого поперечного сечения радиуса равный

;  (5)

J0, J1 – функции Бесселя нулевого и первого порядков; ;  – показатель адиабаты; s – число Стокса, ; v – кинематическая  вязкость среды.

Для широких, относительно  глубины проникновения вязких волн, каналов, когда , формула (5) упрощается и принимает вид

. (6)

При этом, кроме того, в формуле (4) можно положить. Это с учетом (6) дает

.  (7)

На рисунке 2 представлены графические зависимости Im как функции числа Стокса, где номер кривой соответствуют номеру используемой при вычислениях формулы. Очевидно общая формула (5) и формула (6) для  широких каналов дают практически одинаковые результаты при числах Стокса s > 4. Упрощенная формула (7) дает  такие же результаты, только при числах Стокса s > 10.

Получена матрица для прямого канала длиной с учетом пристеночного трения и при наличии газового потока в канале с  числом Маха М:

. (8)

где =M/k;  =1 j/k; kc =(kj)/(1M2), которая при М=0 сводится к виду.

. (9)

Рассмотрены особенности прохождения звука в узких каналах c изменяющимся поперечным сечением (рисунок 3, а).

При внезапном изменении сечения канала имеется переходная зона, где благодаря появлению на скачке сечения затухающих высших мод колебаний происходит трансформация одного фронта волны в другой, но объемные скорости при этом не изменяются.

Используя расчетную схему (рисунке 3, б), были получены безразмерные матрицы передачи для внезапного расширения канала Tвр и внезапного сужения канала Tвр:

  (10)

где m =b2/a2 – степень расширения (сужения) канала;  c – нормированный импеданс скачка сечения канала, который для круглого канала определяется выражением:

  ,         (11)

где n  нули функции Бесселя 1-го порядка; g =a/b;  .

Обычно рассматривается  низкочастотное приближение для импеданса, предполагая, что и, следовательно, согласно . Общая формула (11) для  импеданса расширяет известное низкочастотное решение на высокочастотный диапазон.

Потери передачи для внезапного изменения сечения канала определяются формулой

,  (12)

которая для низких частот, когда импеданс , сводится к виду

. (13)

Графики потерь передачи скачка сечения, как функции безразмерного параметра 2b/, представлены на рисунке 4, где сплошная линия соответствует вычислениям импеданса с по общей формуле (6), а пунктирная линия ее низкочастотному приближению.

При использовании общей формулы (11) на графиках потерь передач появляются пики с очень большими значениями TL, положение которых  определяется отношением n/ и которые связаны  с возникновением в канале высших мод колебаний.

В работе, кроме того, дана теоретическая оценка длины переходной зоны l, на котором затухают возникающие у скачка сечения высшие моды колебаний, и фронт волны за скачком сечения становится плоским. Показано, что длина этой зоны не превышает радиуса широкой части канала. Этот результат подтвержден результатами численного моделирования.

Получена матрица передачи плавного изменения сечения канала. Построены потери передач такого элемента в зависимости от его параметров. На низких частотах потери передачи этого элемента близки к потерям скачка сечения. С ростом частоты потери передачи значительно снижаются и при отношении l/>0,5 ими можно пренебречь.

Рассмотрено прохождение звука через диафрагму и перфорированную перегородку в канале. Расчетная схема для диафрагмы в канале представлена на рисунке 5, а ее матрица передачи Тд имеет вид:

  ,  (14)

где о – нормированный импеданс

отверстия  диафрагмы.

Матрицу передачи диафрагмы можно получить перемножением  матриц внезапного





сужения и внезапного расширения канала (10). При этом имеет место соотношение о =2с.

Обычно акустический импеданс отверстия представляют в виде , где lпр – присоединенная длина с одной стороны отверстия, связанная с энергией затухающих высших мод колебаний. Для отверстия в бесконечном экране оценку lпр дал Рэлей в виде

.  (15)

В работе дано обобщение формулы (15) для случая диафрагмы в канале. При этом неравенства (15) трансформируются к виду

,  (16)

где F(g) – функция Фока, ; H(g) – функция Карала, которая может быть получена из выражения для импеданса для скачка сечения канала и в соответствии с (11) имеет вид

.          (17)

При малых g функция H(g) является  практически линейной  и, следовательно, может быть аппроксимирована  линейной функцией , где c1 – некоторая постоянная, которая, как показано, в зависимости  от интервала аппроксимация принимает следующие значения:

c1=1,30 для g <0,25; c1=1,29  для g <0,35; c1=1,28  для g <0,45.

Потери передачи диафрагмы с учетом (2) и (9) определяются формулой

  . (18)

Потери передачи диафрагмы значительно возрастают с увеличением параметра m, так что наличие диафрагмы в канале может  оказывать существенное влияние на ее потери передачи и их необходимо учитывать при проведении расчетов.

Матрица передачи диафрагмы конечной толщины l может быть получена в результате перемножения матрицы внезапного сужения канала Tвс (10), прямого канала Tк (9) и внезапного расширения канала Tвр (10). Графики потерь передачи диафрагмы в канале представлены на рисунке 6, где вводится

безразмерный параметр n=l/(2b). При  малых толщинах диафрагмы, когда выполняется условие k lпр<< 1  для расчета TL можно также использовать формулу (18),  заменив в ней lпр на величину  l+2 lпр.

Сравниваются решения, получаемые вычислениями с использованием формул Фока  и Ингарда. Известные решения с низкочастотными  приближения расширены на более высокий диапазон частот.  Исследовано влияние на потери передачи перегородки ее толщины и степени расширения канала. Теоретические результаты сравнены с результатами численного моделирования и показали хорошее соответствие.

Рассмотрен импеданс перфорированной перегородки в общем случае для произвольной формы канала и отверстий. Получена зависимость присоединенной длины от формы и площади отверстий и канала. Показано, что отверстия квадратные и круглые одинаковой площади дают одну и ту же присоединенную длину. Получена присоединенная длина для случая двух отверстий в перегородке и ее зависимость от расстояния между их центрами. Результатами численного моделирования показано, что гипотеза о взаимодействии отверстий перфорации не находит своего подтверждения.

В третьей главе анализируются акустические характеристики простейшего глушителя шума – камеры расширения. Рассмотрены три математические модели камеры расширения. Простейшая модель, рассматривающая только плоские волны, упрощенная модель, учитывающая присоединенную длину на скачках сечения и обобщенная модель, учитывающая распространяющиеся высшие моды колебаний.

Расчетная схема простейшей модели камеры расширения представлена на рисунке 7.  При этом предполагается,  что в глушители распространяются только плоские звуковые волны, так что форма поперечного сечения глушителя не имеет значения.

Если ввести обозначения m1=S/S1 и m21=S2/S1, то тогда потери

передачи TL для этой модели камерного глушителя определяются формулой

. (19)

Когда  m21 = 1 формула (19) упрощается. При этом  для  оценки максимальных потерь передачи камеры расширения TLmax для m > 8 можно использовать формулу

.  (20)      

Графики потерь передачи камеры расширения для общего случая m21 1, вычисленные по этой для различных значений параметра m21 представлены на рисунке 8. Очевидно, для повышения эффективности камеры расширения значение m21 следует уменьшать.

В упрощенной модели камера расширения  представляется в виде последовательного соединения трех элементов: внезапного расширения канала, прямого канала и внезапного сужения канала. При  этом матрица передачи камеры расширения определяется как произведение матриц этих трех элементов, так что с учетом (9),(10) будем иметь:

, (21)

где импеданс скачка сечения канала c определяется формулой (11).

Обобщенная модель камеры расширения позволяет получить более достоверную оценку ее акустических характеристик. Отметим, что если в простейшей модели камеры расширения  ее потери передачи определяются только степенью расширения камеры m и произведением kl (или, что тоже,  отношением l/), то в упрощенной и  обобщенной модели к этим двум параметрам добавляется еще один, обусловленный наличием в формулах для коэффициентов матрицы передачи величины n/(kb). Вводя в рассмотрение диаметр расширительной камеры D=2b, то получим n/(kb) = (n/)(l/D)/(l/). Следовательно, третьим безразмерным параметром является отношение l/D.  Использование параметров  l/, m и l/D позволяет исследовать акустические свойства камеры расширения, не привязываясь к ее конкретным геометрическим размерам, и выявляя общие свойства таких камер.

Представленные на рисунке 9 потери передачи для простейшей и обобщенной моделей камеры расширения показывают, что на низких частотах модели дают практически одинаковые результаты, с ростом частоты разница становится все заметнее и при значениях параметра l/>1 обобщенная модель начинает показывать

иную картину, связанную с появлением в камере высших мод колебаний, а на графике потерь передач резонансных пиков. Их положение определяется условием n/(kb)=(n/)(l/D)/(l/)=1, так что для первого резонанса

(l/)1= (1/)(l/D) 1,22(l/D).  (22)

Для рассматриваемого случая l/D =1 оценка (22) хорошо согласуется с  положением первого резонансного пика на графике рисунка 9.

Акустические расчеты камеры расширения проводились также с  помощью метода конечных элементов.  Это позволило сравнить результаты численных и аналитических методов расчета акустических характеристик камеры расширения, и, кроме того, получить наглядную картину формирования акустического поля внутри камеры расширения.

На рисунке 10 приведены графики потерь передачи камеры расширения, вычисленные с помощью конечно-элементной модели содержащей 11300 конечных элементов и обобщенной модели, дающей точные результаты, из которых следует, что конечно-элементная модель

хорошо соответствует обобщенной модели лишь в области низких частотах. С ростом частоты кривая потерь передачи для конечно-элементной модели становится более растянутой, что приводит к значительным погрешностям. Для повышения точности расчетов  с помощью конечно-элементного моделирования модели число конечных элементов модели должно быть достаточно высоко, причем, чем выше рассматриваемый частотный диапазон, тем большее число элементов требуется. Даже для данного простого случая  число конечных элементов должно быть порядка 300 тысяч. 

Показано, что наличие газового потока в камере, а также учет пристеночного трения приводит к незначительным изменениям потерь передачи камеры расширения и поэтому в первом приближении может не учитываться.

Рассмотрены двухкамерные глушители шума и зависимость его потерь передач от соотношения между длиной камер и  длиной соединительного патрубка.

Для оценки акустической эффективности глушителей шума нами введен в рассмотрение интегральный показатель эффективности -  обобщенные потери передачи.

, (23)

где N – число дискретных значений потерь передачи глушителя в рассматриваемом частотном диапазоне.

Размеры камеры расширения целесообразно выразить через безразмерные параметры с привязкой к диаметру патрубка d, вводя в рассмотрение степень расширения камеры m=D2/d2 и относительную длину n=l/d, а используемый ранее при построении  потерь передачи глушителя безразмерный параметр l/ заменить на параметр d/. При этом потери передачи, как функция параметра  d/, будут представлять собой его универсальную характеристику глушителя. Если положить,  что в патрубках  глушителя должны распространяются только плоские звуковые волны, то это условие ограничивает в соответствии с (22) значения параметра d/ величиной 1,22. В соответствии с этим верхняя граничная частота  при  интегральной оценки эффективности глушителя определяется соотношением

d/ гр = ,  (24)

где коэффициент, изменяющийся в пределах 0 < 1,22 и определяющий какая часть частотного диапазона, соответствующего распространению в круглых патрубках плоских звуковых волн,  учитывается при анализе характеристик глушителя шума.

Вычисление обобщенных потерь передачи OTL для камеры расширения показало, что для каждого значения существует некоторые значения степени расширения mо и относительной длины nо, при  которых обобщенные потери принимает максимальное значение OTLmax. Поэтому параметры можно считать оптимальными. Соответствующие результаты для =1 представлены на рисунке 11. При этом максимум обобщенных потерь, который обеспечивается при mо 3 и nо =0,65, когда  OTLmax= 4,5 дБ. Таким образом,  наилучшее заглушение шума в частотном диапазоне, соответствующем =1, достигается при отношении длины камера к ее диаметру  l/D = nо/mо1/2 0,38.

Результаты расчетов оптимальных параметров камеры расширения для различных значений отражены в таблице 1 и показывают, что  максимум обобщенных потерь передачи камеры выражаются через степень расширения камеры по аналогии с (20) приближенной формулой

. (25)

Таблица 1 Оптимальные параметры камеры расширения

Параметры камеры

1

1/2

1/3

1/4

1/8

no

0,65

1,1

1,5

2,0

4,0

mo

2,8

7,8

14

23

90

no/mo1/2

0,388

0,394

0,401

0,417

0,422

OTLmax

4,5

8,5

11,5

14,0

21,5

  10lgmо 

4,5

8,9

11,5

13,6

19,5

Если параметр определить из условия существования в камере только плоских звуковых волн, то это условие по аналогии с (24) определиться соотношением

.         (26)

С другой стороны в формуле (25) для OTLmax величину под знаком логарифма можно рассматривать как квадрат коэффициента потерь 2, показывающий во сколько раз ослабляется амплитуда  звуковой волны при ее прохождении через камеру.  В данном случае  . Тогда  произведение коэффициента потерь на нормированную ширину рабочего частотного диапазона есть величина постоянная:

.  (27)

Формулу (27) можно рассматривать как своего рода соотношение неопределенностей, показывающее, что чем больше требуемое значение обобщенных потерь, тем уже частотный диапазон, на котором оно может быть достигнуто с помощью камеры расширения, и наоборот.

Для повышения акустической эффективности камерного глушителя его делают многосекционным. Были проведены расчеты для двухсекционного глушителя, которые показали, что наличие второй секции значительно повышает обобщенные потери. Оптимальные конфигурации двухсекционных камерных глушителей для двух значений коэффициента представлены на рисунке 12. Чем уже рассматриваемый частотный диапазон и соответственно выше обобщенные потери  глушителя в этом диапазоне, тем больший объем глушителя  для этого требуется.  Заметим, что первая секция в этом глушителе является  также оптимальной и для односекционного камерного глушителя. При =1 общая относительная длина такого глушителя n=1,78. Соответственно, относительная длина второй секции n2=1,1.  При =1/2 эти параметры принимают следующие значения: n=3,2 и n2=2,1.

В четвертой главе рассмотрены резонаторные глушители шума, относящиеся к классу реактивных глушителей шума, характеристики заглушения которых имеют ярко выраженный частотно избирательный характер. К ним относятся резонатор Гельмгольца, четвертьволновый резонатор, камерный резонатор, представляющий собой камеру расширения малой длины, и камерно-резонансный глушитель  в виде камеры расширения с выдвинутыми внутрь камеры входным и (или) выходными патрубками. К резонаторным глушителям  могут быть также отнесены глушители с перфорированными трубами, но они рассмотрены отдельно в следующей главе. 

Основное внимание  в данной главе уделено резонатору Гельмгольца в канале. Как и в случае с камерой расширения, были рассмотрены наиболее распространенные математические модели такого резонатора: простейшая модель, имеющая дело с плоскими звуковыми волнами; упрощенная модель, учитывающая затухающие высшие моды колебаний; обобщенная модель, рассматривающая распространяющиеся высшие моды колебаний. На их основе выполнены расчеты акустических характеристик резонатора и проведен сравнительный анализ полученных при этом результатов с результатами, полученными с помощью конечно-элементных моделей.

В простейшей модели резонатора Гельмгольца, в которой жесткая замкнутая поверхность резонатора, характеризуемая только объемом V, соединяется с каналом с площадью поперечного сечения S через горло с площадью поперечного сечения Sо и длиной l. При этом вводится параметр . Предполагается, что размеры резонатора много меньше рассматриваемых длин волн.

Расчетная схема резонатора Гельмгольца, размещенного на стенке, представлена на рисунке 13. В плоскости, разделяющей горло резонатора от внутреннего объема канала, должны выполняться условия непрерывности звукового давления и объемной скорости, а кроме того, амплитуды звукового давления Pо и колебательной скорости Vо в горле резонатора связаны между собой через акустический импеданс резонатора Zо=Pо/Vо или его нормированное значение . При этом матрица передачи и потери передачи  такой система имеют вид

;  (28)

, (29)

где

; (30)

–нормированное сопротивление

трения; le= l + lпр – эффективная длина горла; lпр– его присоединенная длина,  lпр = d0; – коэффициент пропорциональности в первом приближении равный 0,75.

В такой простейшей модели резонатора его собственная частота .

Для  эффективного применения резонаторов Гельмгольца,  важно уметь правильно подбирать  его геометрические параметры. В качестве исходных данных при расчетах обычно принимаются собственная частота резонатора и ширина резонансной кривой, которые определяются  геометрическими параметрами системы. В системе с резонатором Гельмгольца в канале к трем параметрам, характеризующим сам резонатор, добавляется еще один, определяющий  поперечные размеры канала.  В итоге приходим к  системе двух уравнений с четырьмя неизвестными, что не позволяет выбрать параметры резонатора однозначным образом и может приводить к решениям, далеким от оптимальных. В данной работе представлен подход, при котором  однозначность выбора обеспечивается, причем  с учетом исходных требований к характеристикам резонатора Гельмгольца.

В соответствии с общим подходом вводится в рассмотрение вместо частоты ее безразмерный аналог 0=d/0, где 0  соответствующая резонансной частоте длина волны; d диаметр канала или эквивалентный по площади диаметр, если сечение канала отличается от круглого. Кроме того, вместо ширины полосы резонансной кривой =с0/(2mle) вводится в рассмотрение  безразмерная ширина полосы резонансной кривой =d/(2c).  Геометрические параметры резонатора выражаются в относительных величинах, с привязкой к диаметру канала, для чего определяются следующие безразмерные параметры:, , . Это позволяет придти к следующему уравнению

,  (31)

которое связывает между собой акустические параметры рассматриваемой системы с ее геометрическими параметрами и служит основным уравнением для определения параметров  системы «резонатор Гельмгольца – канал».

Решение уравнения (31) дает

.  (32)

На  рисунке 14 представлены графики, построенные в соответствии с формулой (32), для значения коэффициента присоединенной длины =0,75, которые показывают, что чем меньше значения параметров и , тем меньше соответствующее значение , и при этом, влияние на эту величину параметра будет существенным. С ростом  ширины полосы влияние длины горла на  его диаметр становится все меньше и при значении = 0,03, что, например,  примерно  соответствует относительной толщине стенок труб в выпускных системах автомобиля, влиянием этой величины можно пренебречь уже при > 0,04. Исходя из этого, а также с учетом практических соображений, при таких значениях целесообразно принять длину горла равной толщине стенки канала.

Следует отметить, что на получаемые из (32) значения не накладывается никаких ограничений. Поэтому в ряде случаев искомый  диаметр горла резонатора может принимать небольшие значения, так что  потери на трение в горле резонатора будут достигать значительной величины. Во избежание этого минимально допустимое значение потерь передачи на резонансной частоте TL0  необходимо задать в качестве исходных данных. При этом для эффективной работы резонатора значение TL0 должно быть не менее 20 дБ. Последнее условие будет определять минимально возможный относительный диаметр горла резонатора . Если диаметр принять равным и определить соответствующий этому диаметру ширину полосы , а затем и объем , то полученное значение будет определять минимально возможный объем резонатора Гельмгольца с принятыми исходными данными. Когда относительный диаметр горла и связанный с ним параметр установлены, тогда из (31) можно получить необходимый относительный объем резонатора и, таким образом, конфигурация резонатора Гельмгольца, удовлетворяющая исходным данным, оказывается полностью определенной.

В упрощенной модели резонатора Гельмгольца, в отличие от предыдущей простейшей модели, объем резонатора определяется через его длину lр и площадь поперечного сечения Sр, остающейся постоянной по длине резонатора. При этом  рассматривается распространение плоских звуковых волн вдоль  продольной оси резонатора. Для  резонатора Гельмгольца с коротким горлом и длинной камерой, когда с одной стороны l << lр, а с другой kl << 1, выражение для нормированного импеданса резонатора o , в пренебрежении потерями на трения, приводится к виду

,  (33)

Собственная частота такого резонатора 0, определяемая условием Imo, может быть получено лишь в первом приближении. Формула (33) позволяет уточнить собственную частоту резонатора. Установлено, что погрешность, которая дает простейшая модель резонатора в оценке собственной  частоты возрастает с увеличением отношения длины камеры к ее диаметру, и что она не превышает 5%, если это отношение меньше 0,23.

Рассмотрение обобщенной модели резонатора, в которой объем резонатора представляется в виде цилиндра диаметром dр и длиной lр позволило определить собственные частоты резонатора высоких порядков. При этом значение первой собственной частоты оценивается также по формуле (33), но входящее в эффективную длину горла le присоединенная длина lпр определяется в этом случае формулой

,         (34)

где ; .

Как следует из (34) для резонаторов с узкой и короткой камерой, когда высшие моды не успевают затухнуть, присоединенная длина lпр зависит от длины камеры lр, что будет в свою очередь влиять на  собственную частоту резонатора. 

Результаты конечно-элементного  моделирования данной задачи показали хорошее соответствие с результатами аналитического решения. Численными расчетами показано, что собственная частота резонатора Гельмгольца в канале определяется не только параметрами самого резонатора, но зависит также от размеров и формы канала, так что, например,  каналы круглого и квадратного сечения одной площади буду приводить к разным значения резонансной частоты. Так для круглого канала диаметром 17 мм  (рисунок 15) резонансная частота системы составила 640 Гц, а квадрат канал равной площади снижает эту частоту до 620 Гц, что объясняется различной присоединенной длиной горла для этих двух случаев. Это обстоятельство следует учитывать при проектировании резонаторов.

Проанализированы акустические характеристики коротких камер расширения, как резонаторных элементов, в сравнении с характеристиками резонаторов Гельмгольца.

В данной главе были также рассмотрены модели скачка сечения канала с импедансной боковой поверхностью, которые затем были использованы для определения акустических характеристик резонансно-камерного глушителя, сочетающего в себе свойства камерного и резонаторных глушителей, что  позволяет гибко менять и подстраивать нужным образом его характеристики заглушения.

В пятой главе рассмотрены комбинированные глушителе шума, составной частью которых, как правило, являются элементы с перфорированными трубами. В самом  начале будет рассмотрен наиболее простой из такого типа глушителей, так называемый концентрический резонатор, а также некоторые разновидности.

Рассмотрена математическая модель секции глушителя с концентрической перфорированной трубой с последующим ее  использованием для оценки типовых элементов глушителей шума с перфорированными трубами. Применение  специальной системы индексов, определяющих схему прохождения звуковой волной перфорированной секции (рисунок 16), позволило получить универсальные выражения, описывающие матрицы передачи перфорированных элементов различных типов, как прямоточных. Так и с заглушкой в центральной трубе.

Получены и проанализированы потери передачи  перфорированных элементов в зависимости от параметров системы. Использование безразмерных параметров, выраженных через диаметр патрубков,  позволило перейти к обобщенным характеристикам перфорированных элементов.

Так для концентрического резонатора, схема которого представлена на рисунке 17 такими параметрами являлись степень расширения m, относительная длина n, а также  нормированный импеданс перфорации , зависящий в  первую очередь от пористости перфорации , как

отношения площади отверстий перфорации к общей площади перфорированной поверхности. Графики потерь передачи концентрического резонатора как  функции безразмерного параметра  представлены на рисунке 18.

Эти графики показывают, что на низких частотах, при малых µ и больших ,  потери передачи концентрического резонатора практически совпадают с потерями передачи камеры расширения соответствующих размеров, т.е. при этом перфорацию можно считать акустически прозрачной.  При этом концентрический резонатор вырождается в простую камеру расширения. С ростом частоты огибающая потерь передачи начинает возрастать, принимая на некоторой резонансной частоте, определяемой импедансом перфорации, максимальные значения. Вообще, пористость перфорации оказывает гораздо более существенное влияние на резонансную частоту, чем степень расширения m. При достаточно малой пористости приходим к другому предельному случаю,  когда характеристики концентрического резонатора приближаются к характеристикам резонатора Гельмгольца. 

Экспериментальное исследование концентрических резонаторов  показало хорошее соответствие полученных результатов с расчетными данными.

В данной главе рассмотрен также трубчатый глушитель, относящийся к глушителям диссипативного типа, по сути, представляет собой концентрический резонатор, объем которого заполнен звукопоглощающим материалом (ЗПМ) (рисунок 19).

При этом вывод выражений для матрицы передачи такого глушителя совпадает с тем, что было сделано выше для концентрического резонатора. Отличие состоит только в том, что в уравнениях непрерывности  и движения  для объема, заполненного ЗПМ,  плотность воздуха и

волновое число будут  комплексными величинами. В работе оценка акустических характеристик ЗПМ проведена как теоретическим, так и экспериментальным путем.

В предложенной  математическая модель волокнистых ЗПМ (рисунок 20), в отличии модели пористого  материала Рэлеем, где пористый материал представляется в виде идентичных цилиндрических пор с пористостью , характеристики поглотителя в целом определяются по характеристикам поглощения в одной поре с диаметром поперечного сечения dг = 4Sп/Pп, где Sп и Pп соответственно общая площадь и общий периметр  пор в поперечном  сечении  материала. При

этом предполагая, что волокна поглотителя имеют круглую форму поперечного сечения с диаметром dв, будем иметь: .        

Рассмотрены методики экспериментальной оценки акустических характеристик таких материалов. Предложен регрессионный метод определения характеристик материалов в импедансной трубе. Экспериментально получены акустические характеристики (комплексные плотность и постоянная распространения) ЗПМ на основе  базальтового волокна. Используя полученные характеристики ЗПМ, вычислены потери передачи  трубчатого  глушителя. Результаты вычислений сравнивались с результатами стендовых испытаний такого глушителя. При этом было получено хорошее соответствие теоретических и экспериментальных результатов.

Исследовались комбинированные  глушители шума, содержащие рассмотренные выше элементы расширительного, резонаторного и диссипативного типов. Такие глушители имеют довольно сложную конфигурацию, благодаря чему имеется возможность разнообразного изменения их  акустических характеристик в широких пределах.

На рисунке 21  представлена расчетная схема комбинированного  глушителя, состоящего из трех секций, две крайние из которых работают как расширительные камеры, а центральная, представляет собой секцию с перфорированными трубами. При этом для  наглядного представления о перфорированных трубах корпус средней камеры не показан.

Расчеты потерь передач такого глушителя показали, что используя различные сочетания перфорированных и не перфорированный труб и изменяя параметры перфорации труб можно не только значительно изменять резонансные частоты такого глушителя, но и его эффективность как низкочастотном, так и высокочастотном диапазонах.

Рассмотрены общие принципы работы активных глушителей шума, основанные на деструктивной интерференции  основного и дополнительно создаваемого звуковых полей. Определены принципиальные возможности гашения шума активным методом. Рассмотрены структурные схемы активных систем гашения в каналах и проведена оценка их акустической эффективности.

Проведен анализ алгоритма работы системы активного гашения шума, реализующий метод синтеза гасящей волны. Проанализированы быстродействие и устойчивость работы такого рода активной системы в зависимости от ее параметров.  На этой основе получена диаграмма устойчивости системы. Показано, что определяющим фактором устойчивости системы, помимо коэффициента сходимости, является наличие задержки между сигналами ошибки и управляющим сигналом.

Изготовлен макетный образец активной системы, как прототипа активного глушителя шума (рисунок 22, а). Реализация адаптивного фильтра проводилась на персональном компьютере,  дополнительно оснащенном платой с аналого-цифровым и цифроаналоговым преобразователями. Система тестировалась на гармоническом звуковом сигнале. При ее включении звуковое давление на выходе системы начинает плавно затухать, постепенно трансформируясь из периодического в случайный и достигая при этом некоторого остаточного уровня, обусловленного фоновым шумом в помещении (рисунок 22, б).

Испытания системы показали, что в зависимости от порядка  адаптивного фильтра, определяющего степень точности формирования гасящей волны, эффективность гашения менялась от 5 до 20 дБ. Таким образом, разработанный экспериментальный образец активного глушителя показал его высокую эффективность для гашения периодических составляющих шума, связанных, например, с частотой вращения коленчатого вала ДВС.

В шестой главе анализируются шум системы выпуска автомобиля как один из основных источников его внешнего шума.  Рассмотрены методы идентификации основных источников шума машин и их использование применительно к источникам  внешнего шума большегрузного автомобиля. Обоснованные требования к уровню шума выпуска могут быть определены только на основе  анализа особенностей формирования  внешнего шума автомобиля всей совокупностью основных источника шума автомобиля.

Разработана методика оптимизации пути снижения шума машин, в частности автомобиля. Для снижения шума автомобиля до требуемого уровня Lт необходимо уменьшить уровень шума отдельных источников  Li  на некоторую величину Li. В зависимости от вы­бора величин Li уровень Lт может быть получен различными путями. Если считать, что затраты на снижение шума i-го источника в пер­вом приближении пропорциональны величине Li, т.е. определяются выра­жением CiLi, то оптимальным будет путь, обеспечивающему минимум затрат на мероприятия по снижению шума.

Данная задача относится к области нелинейного программирования. Ее решение было получено с  использованием условий оптимальности Куна-Таккера. Полученное решение по оптимизации пути снижения шума был реализован при разработке программного обеспечения для системы анализа внешнего шума автомобиля (рисунок 23).

Исходными данными в системе являются взвешенные по шкале A октавные спектры источников шума, представляющие собой их вклад во внешний шум автомобиля, которые определяются по результатам экспериментальных исследований. Система позволяет с помощью системы курсоров проводить модификацию спектра любого из источников источника шума. При этом  автоматически будет изменяться вклад этого источника во внешний шум автомобиля, а, следовательно, и сам внешний шум автомобиля. Таким образом, имеется возможность просматривать различные варианты снижения внешнего шума автомобиля и выбирать из них наиболее приемлемый и в любом  случае должен обеспечивающий снижение внешнего шума автомобиля до нормативного значения.

Рассмотрены особенности формирования вклада шума выпуска во внешний шум автомобиля связанные со стандартизованной методикой измерения внешнего шума автомобиля. Одна из таких особенностей связана с тем,  что от­дельные источники шума автомобиля  являются направленными и  разнесены в  пространс­тве,  вследствие чего при движении автомобиля их относительный вклад в общий уровень шума, регистрируемый неподвижным микрофо­ном, будет меняться. Соответствующая расчетная схема представлена на рисунке 24, где предполагается, что внешний шум автомобиля определяется двумя основными источниками шума. Первый из них А1 находится в подкапотном пространстве автомобиля и связан с работой двигателя внутреннего сгорания, а второй  источник А2 обусловлен работой системы выпуска и сосредоточен у среза выхлопной трубы

Поведенные в соответствии с этой моделью расчеты показали, что максимальные уровни звуковых давлений, созда­ваемых каждым из источников, разнесены по координате  х, а, следова­тельно, и по времени. Это означает, что регистрируемые не­подвижным микрофоном максимальные уровни звуковых давлений будут опре­деляться только одним источником шума, практически не завися от дейс­твия другого. Это очень важный практический вывод, так как установлен­ная закономерность позволяет налагать существенно менее жесткие требо­вания на соотношение между уровнями шума разнесенных источников, чем те, которые обычно принимаются. Конечно, этот вывод справедлив только для случая разнесенных в пространстве источников. Если, например, в разряд основных источников попадает шум шин,  то рассмотренная модель уже не правомерна.

Конечно-элементное моделирование излучения на срезе выпускной трубы автомобиля и численная оценка коэффициента отражения и импеданса излучения показало хорошее соответствие численных результатов с результатами теории Левина-Швингера. Они также показали хорошее соответствие с результатами экспериментальной оценки импеданса излучения. Все это подтвердило достоверность  численных расчетов и конечно-элементного моделирования в целом и в тоже время позволило оценить влияние на импеданс излучения температуры и скорости газового потока. Так расчеты показали, температура газовой среды оказывает влияние на характеристики излучения только в области высоких частот, тогда как наличие газового потока приводит к некоторым изменениям  импеданса излучения во всем частотном диапазоне.

На излучение шума системой выпуска может оказывать заметное влияние так называемое "акустическое оформление" выпускной трубы в виде различных отражающих плоскостей и элементов насадок, которое находят в последнее время все большее применение. Методом конечно-элементного моделирования были исследованы несколько типов насадок (рисунок 25):  четвертьволновый резонатор, расширительная насадка, концентрический  резонатор а также их  комбинации. Расчеты проводились для выпускной трубы диаметром  50 мм. В качестве показателя акустической эффективности насадок применялась вносимые потери IL, как разность спектров звукового давления в расчетной точке выпускной системы без насадки и с насадкой.

В общем, как показали расчеты,  характерной особенность характеристик заглушения  таких насадок является то, что имеются резонансные области, частота и ширина полосы которых зависят от типа и размеров насадок, где происходит значительное ослабление излучения, а также антирезонансная область, на частотах ниже первого резонанса, где наоборот  имеет место некоторое усиление излучения. 

Типичные кривые вносимых потерь  для  расширительной насадки представлены на рисунке 26. Кривые  соответствуют трем точкам, расположенным на окружности с центром у среза выпускной трубы под различными углами относительно продольной оси трубы.

Насадки также существенно меняет картину распределения звукового давления в окрестности  среза выпускной трубы (рисунок 27).

При этом картины распределения звукового давления становятся гораздо сложней и многообразнее, даже для не очень удаленных друг от друга частот, чем это имеет место для выпускной трубы без насадок, когда интенсивность излучения  при отклонении расчетной точки от оси выпускной трубы  постепенно уменьшается, становясь с увеличением частоты лишь более направленным.

В целом, проведенные исследования показали, что оснащение  выпускной трубы специальными резонаторными насадками может быть использовано для снижения шума выпуска путем корректировки его спектра в определенных полосах частот.

Шум, излучаемый выпускной системой автомобиля, измеряется в соответствии с нормативными требованиями в контрольной точке на расстоянии 0.5 м от среза выпускной трубы, под углом 450 от ее оси. При этом предполагается, что для оценки вклада шума выпуска во внешний шум автомобиля в целом, достаточно простого пересчета его на расстояние  7,5 м. При таких  измерениях шума выпуска регистрируется полное звуковое давление – сумма прямого поля и отраженного от подстилающей поверхности, как правило, асфальта. Следовательно, полное поле, благодаря интерференции, будет существенно отличаться от прямого поля, что может сказываться на определении излучаемой мощности. Однако, этому обстоятельству не уделялось внимания.

Лучевая структура поля в расчетной точке P представлена на  рисунке 28 и определяется прямым лучом  от источника S и по лучу, отраженным мнимого источника S1. Подстилающая поверхность описывается  нормированным акустическим импедансом .

Коэффициент отражения зависит от угла падения и определяется выражением

  .  (35)

Тогда звуковое давление, создаваемое точечным источником в расчетной точке

.

Влияние подстилающей поверхности на измерения определяется  величиной

  .  (36)

Из представленных результатов следует, что пересчет уровней шума с расстояния r1 не расстояние r2 при наличии подстилающей поверхности будет корректным, если помимо традиционно поправки на расстояние Lr =20lg(r2/r1) ввести еще и поправку на подстилающую поверхность, определяемую соотношением

. (37)

Из рисунка 29  следует, что величина поправки Lп имеет значительные колебания по частоте и поэтому ее учет, во избежание значительных ошибок, безусловно, необходим при пересчете шума выпуска, измеренного в ближнем поле, в дальнее поле. При вычислении поправки Lп значения нормированного импеданса подстилающей поверхности вычислялись с использованием полуэмпирической модели Delany-Bazelay.

Было также проведено конечно-элементное  моделирование данной задачи. Результаты численных расчетов показали хорошее соответствие с теоретическими результатами.

На рисунке 30 приведены картины распределения звукового давления в вертикальной плоскости на выходе системы выпуска, рассчитанные методом конечных элементов при отсутствии и наличии подстилающей горизонтальной поверхности, которые подтверждают, что подстилающая поверхность в значительной степени меняет характер излучения, в частности ее диаграмму направленности.

В седьмой главе  рассмотрена методика расчета автомобильных глушителей шума с требуемыми характеристиками. Проектирование глушителя для системы выпуска автотранспортных средств должно осуществляться исходя из исходных требований к системе, касающиеся излучаемого шума, ограничений на гидравлическое  сопротивление  и  габаритные  размеры. Сам процесс проектирования сводится, по сути, к разработке глушителя шума и выбору места их установке в системе выпуска, позволяющих удовлетворить исходным требованиям.

Эффект установки глушителей шума зависит не только от свойств самих глушителей, но и от характеристик системы выпуска, в которую он устанавливается, и на практике определяется величиной , где Lr0 и Lr уровни звукового давления (уровни звука) в расчетной точке для  выпускной системы без глушителя и с глушителем.

Точно также, используемый при расчетах аналогичный показатель - вносимые потери, определяется в соответствии с (3) помимо матрицы передачи самого глушителя еще импедансами источника и излучения. На рисунке 31 представлены вносимые потери для выпускной системы с глушителем в виде камеры расширения, показывающие их существенную зависимость как от частоты, так и от импеданса источника.

Впервые для теоретической оценки эффективности установки глушителя шума в системе выпуска автомобиля введен в рассмотрение интегральный критерий - обобщенные вносимые потери OIL, что  с одной стороны обусловлено тем, что при использовании зависящих от частоты вносимых потерь по их виду трудно определить, какой из рассматриваемых  вариантов построения системы выпуска обладает лучшей акустической эффективностью, а с другой стороны – необходимостью сравнивать результаты теоретических расчетов с экспериментальными, когда, как правило, используются интегральные значения в виде уровней звука.

Обобщенные вносимые потери OIL определяются  через вносимые потери IL с учетом  спектральных характеристик  шума системы без глушителя  |Pr0|:

       , (38)

где

;

f1,, f2 cсоответственно нижняя и верхняя граничные частоты рассматриваемого частотного диапазона; W – некоторая весовая функция, в качестве таковой может выступать, например, наиболее употребляемая в технической акустике коррекция-А, аппроксимируемая выражением

.

На практике спектральные характеристики представляются  дискретными значениями октавных (1/3 октавных) или более узких полосах частот.  Если положить, что  в рассматриваемый частотный диапазон попадает  N таких значений, в качестве весовой функции используется коррекция-А, а,  кроме того, спектральные характеристики выражены через десятичные логарифмы в дБ, так что i-тому дискретному значению WAi·Pr0i будет соответствовать скорректированный уровень звукового давления LА0i,  то формула (38) для обобщенных вносимых потерь принимает вид

, (39)

где LА0 уровень звука у среза выпускной трубы для системы без глушителя,

.  (40)

Из формулы (39) в частности следует, что когда вносимые потери равны нулю, то и обобщенные потери равны нулю. И наоборот, когда вносимые потери ILi = LА0i, т.е. когда шум в выпускной системе с глушителем полностью подавляется, то тогда обобщенные вносимые потери равны уровню звука на выходе системы выпуска без глушителя. Таким образом, установка глушителя тем эффективнее, чем ближе приближается значение обобщенных вносимых потерь к уровню звука системы выпуска без глушителя.

На рисунке 32 для модели выпускной системы с глушителем в виде камеры расширения представлена зависимость обобщенных вносимых потерь от длины трубы L1 между источником  и глушителем для различных величин импеданса источника. Обобщенные вносимые потери, как и вносимые

потери, существенным образом зависят от импеданса источника, поэтому для достоверной оценки вносимых потерь  необходимо знание акустического импеданса двигателя внутреннего сгорания (ДВС), как источника шума в системе выпуска.

В работе проведено конечно-элементное моделирование ДВС, для оценки его акустических характеристик и в первую очередь акустического импеданса. На первом этапе нами была разработана трехмерная конечно-элементная модель цилиндра двигателя внутреннего сгорания  с клапаном. Продольное сечение расчетной модели и рассчитанные значения коэффициента отражения представлены  на рисунке 33.

Для учета потерь звуковой энергии в пристеночном слое в качестве граничных условий на стенках цилиндра здесь и в дальнейшем задавались значение коэффициента отражения стенок  R=0,99. Расчетные данные показывают, что наличие клапана в цилиндре, слабо влияет на коэффициент отражения системы. Это влияние становится заметным только частотах порядка 2 кГц и выше.

На втором этапе рассматривалась  конечно-элементная модель 4-х цилиндрового дизельного двигателя,  учитывающая  его  реальные геометрические  размеры. Расчеты коэффициента отражения для такой системы показали, что модуль коэффициента отражения при этом принимает меньшие значения, чем для одиночного цилиндра и становится более изрезанным. Еще в большей степени эта изрезанность в графиках действительной и мнимой частей коэффициента отражения. Это обуславливается сложными интерференционными процессами в трубах  коллектора моделируемого четырехцилиндрового двигателя. Аналогичные результаты получаются и для акустического импеданса блока цилиндров.

Большинство современных дизельных двигателей оснащается турбонаддувом, при этом турбина становится составной частью системы выпуска отработанных газов.  С учетом этого на третьем этапе нами исследовались акустические характеристики двигателя при наличии в системе выпуска турбокомпрессора. Численное моделирование турбины отражено на рисунке 34, где представлены расчетная модель и  пример картины распределения звукового давления на ее внутренней поверхности, и показывает, что турбина является средоточием различных резонансных колебаний в широком диапазоне частот.

На четвертом этапе рассматривалась конечно-элементная модель 4-х цилиндрового дизельного двигателя,  с размещенным в выпускной системе турбокомпрессором, представленная на  рисунке 35. 

Расчеты показывают, что турбокомпрессор  сглаживает явления, связанные с интерференционными взаимодействиями между отдельными ветвями в системе коллектор-блок цилиндров, так что их проявление на выходе системы становится менее выраженным.

Вместе с тем  меняется и общий характер изменения акустического  импеданса с частотой (рисунок 36). Таким образом, акустический расчет и проектирование систем выпуска автотранспортных средств необходимо проводить с учетом наличия в системе турбокомпрессора, чему до настоящего времени не уделялось должного внимания.

Полученные значения акустического импеданса двигателя были использованы для  оценки акустической эффективностью глушителя грузового автомобиля сложной конфигурации. При этом вычислялись вносимые потери и обобщенные вносимые потери для рассматриваемой системы выпуска. Расчеты проводились для трех различных импедансах источника, соответствующих согласованной нагрузке, жесткой стенке и результатам конечно элементного моделирования. Кроме того, для сравнения вносимые потери вычислялись также и для глушителя в виде простой камеры расширения.

Из полученных при таких расчетах результатов следует, что для глушителя со сложной конфигурацией зависимость вносимых потерь от импеданса источника уже не так существенна, как это имеет место для выпускной системы с глушителем в виде камеры расширения. Конечно, и здесь имеются некоторые различия в амплитудах резонансных и антирезонансных пиков, но в целом можно отметить, что форма  и характер графиков вносимых потерь в общем сохраняется неизменной при изменении импеданса источника. Эта констатация является очень важным практическим выводом, так как позволяет предъявлять гораздо меньше требований к точности задания акустического импеданса двигателя внутреннего сгорания при расчетах и проектировании глушителей шума для систем выпуска автомобилей.

На основе проведенных исследований разработана методика проектирования автомобильных глушителей шума, основные положения которой заключаются в следующем.

1. Основным исходным данным при проектировании глушителя шума для системы выпуска автомобиля является незаглушенный спектр шума системы выпуска, измеряемый у среза выпускной трубы в соответствии со стандартными процедурами измерения.

2. Измеренный в ближнем поле  спектр шума системы выпуска пересчитывается на расстояние в 7,5 м для оценки его вклада во внешний шум автомобиля. При этом, так как измерения шума выпуска проводятся над отражающей дорожной поверхностью, помимо традиционно поправки на расстояние Lr  необходимо использовать поправку на подстилающую поверхность Lп.  Затем определяется соответствующий пересчитанному спектру шума выпуска его уровень звука  Lвп в дБА, который будет определять вклад шума выпуска во внешний шум автомобиля.

3.  Определяем требуемое снижение шума выпуска  Lвп в дБА. Обычно полагается, что шум выпуска должен быть меньше шума суммы всех остальных источников внешнего шума автомобиля на 10-15 дБ. Однако эта цифра должна уточняться исходя из детального анализа вклада основных  источников шума (с учетом их пространственного разнесения) во внешний шум автомобиля.

4. Принимаем требуемое значение обобщенных вносимых потерь в системе выпуска

OIL= Lвп. Это значение является целевой функций при проведении акустических расчетов выпускной системы автомобиля.

5. Переходим к расчету и проектированию глушителя шума в системе выпуска автомобиля.  На начальном этапе  с этой целью используется метод передаточных матриц, когда  конфигурация глушителя набирается из набора типовых элементов глушителей шума, определяемых через безразмерные геометрические параметры с привязкой к диаметру патрубков в этих  элементах. Таким образом, определяется конфигурация и общая матрица передачи глушителя-прототипа. Если в качестве исходных данных имеются  ограничения на габаритные размеры глушителя, то это накладывать ограничения  на максимальные относительные размеры глушителя-прототипа.

6. Вычисляются потери передачи глушителя прототипа, как функции безразмерного параметра  , равного отношению диаметра патрубков глушителя к дине волны, полагая, что диаметр патрубков глушителя совпадает с диаметром труб в выпускной системе автомобиля. С помощью этого же параметра производят трансформирование исходного не заглушенного спектра выпуска переходя от циклической частоты, в Гц, к безразмерному параметру . При этом при вычислении   используется действительное значении диаметра выпускной трубы. Производится визуальное сравнение графиков  потерь передачи  TL глушителя-прототипа и трансформированного не заглушенного спектра. Очевидно, глушитель будет эффективен, если форма кривой его потерь передачи будет соответствовать форме исходного трансформированного не заглушенного спектра.

7. Для ориентировочной количественной оценки эффективности глушителя-прототипа вычисляются в первом приближении обобщенные вносимые потери ОIL, когда в расчетную формулу (6.9) вместо параметра IL подставляется параметр TL. Ориентировочно можно считать, акустическая эффективность глушителя-прототипа удовлетворительна, если выполняется условие ОIL >Lвп. Неравенство здесь означает, что расчеты обобщенных потерь ОIL через потери передачи глушителя дает верхнюю границу значений параметра ОIL.  При использовании при вычислениях вносимых потерь IL значение параметра ОIL, как правило снижается.

8. Если для рассматриваемого глушителя-прототипа обобщенные потери ОIL не обеспечивают превышения над требуемым снижением шума Lвп, производят корректировку его  конфигурации и проводят соответствующие расчеты, и так до тех пор пока это условие не будет выполнено.

9. Для найденной таким образом подходящей конфигурации  глушителя-прототипа осуществляем обратный переход от относительных размеров глушителя к действительным размерам, используя для такого пересчета диаметр выпускной трубы, в качестве исходного данного при проектировании глушителя.

10.  После этого,  переходим к составлению конечно-элементной модели глушителя шума, соответствующей выбранной конфигурации, и всей выпускной системы автомобиля в целом. С одной стороны это позволит более подробно проработать конфигурацию глушителя и  его конструкцию в целом, а с другой стороны даст возможность уточнить акустические характеристики и повысить  достоверность расчетов.

11. По результатам конечно-элементного моделирования вычисляем коэффициенты матрицы потери глушителя и его потери передачи глушителя. Затем, как и ранее,  задаваясь импедансом источника, находим вносимые потери передачи и обобщенные вносимые потери для системы выпуска с разработанным глушителем. Проверяем условие превышения этих обобщенных потерь над требуемым снижением шума выпуска. В противном случае корректируем расчетную конечно-элементную модель и повторяем расчеты.

12. Разрабатываем конструкторскую документацию на глушитель, изготавливаем опытный образец. Проводим измерения шума выпуска и внешнего шума автомобиля в целом с целью экспериментальной проверки эффективности установки глушителя шума.

Приведены практические приложения данной  методики к разработке глушителей шума для систем выпуска автомобилей,  показавшие ее эффективность.

В качестве примера на рисунке  37 представлен разработанный с помощью рассмотренной методики глушитель шума для системы выпуска грузового автомобиля. Спектр шума выпуска автомобиля с серийным глушителем реактивного типа содержал интенсивную узкополосную составляющая в низкочастотной полосе  125 Гц и широкополосную высокочастотная компоненту. Следовательно, разрабатываемый  глушитель  должен в первую очередь эффективно гасить эти две компоненты и поэтому в обязательном порядке должен содержать резонатор Гельмгольца для гашения низкочастотного узкополосного шума и диссипативные элементы для гашения высокочастотных составляющих шума. Общая конфигурация глушителя определялась на основе расчетов  методом передаточных матриц, а ее детальная проработка по результатам конечно-элементного моделирования.

Исходный и результирующий  спектры шума выпуска, измеренные  у среза выпускной трубы автомобиля представлены на рисунке 38. Разработанный глушитель позволил снизить общий уровень шума системы выпуска на 2 дБА, а потери давления на 10 %. Кроме того, уровень внешнего шума автомобиля снизился при этом на 1 дБА.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

  1. .  Предложенная математическая модель распространения звуковых волн в каналах  с учетом вязкости и теплопроводности среды при числах Прандтля близких к , позволяющая оценивать потери при распространении звука, как в канальных элементах глушителей шума, так и в звукопоглощающем материале.
  2. .  Разработанные математические модели типовых элементов глушителей шума и полученные матрицы передачи этих элементов в безразмерном виде с привязкой к диаметру их патрубков, что позволяют реализовывать  модульный принцип проектировании глушителей шума с использованием глушителей-прототипов.
  3. .  Введенный в рассмотрение интегральный показатель эффективности глушителей - обобщенные потери передачи, дает возможность проводить оптимизацию конфигурации реактивных глушителей, что было успешно показано на примере камерных глушителей шума.
  4. .  Разработанная методика  выбора по заданным исходным данным геометрических параметров резонаторных глушителей шума, в частности резонаторов Гельмгольца, позволяет, с учетом поставленной  от целевой функции, определять оптимальные соотношения размеров резонатора и тем самым повысить их акустическую эффективность.
  5. .  Аналитические расчеты и конечно-элементное моделирование концентрических резонаторов и комбинированных трехкамерных глушителей с перфорированными трубами позволили выявить закономерности изменения характеристик таких глушителей от параметров перфорации и показать возможности их  высокой акустической эффективности.
  6. .  Предложен новый метод измерения акустических характеристик звукопоглощающих конструкций в импедансной трубе с использованием нелинейной регрессии, позволяющий повысить точность измерений.
  7. .  Разработанная математическая модель волокнистого ЗПМ позволила получить аналитические  выражения, описывающие акустические характеристики такого материала, как функции диаметра волокна и плотности материала. Предложенная  методика экспериментальной оценки акустических характеристик ЗПМ была использована для оценки характеристик базальтового волокна. Их использование в расчетных моделях диссипативных глушителей показало хорошее соответствие результатов расчета с экспериментальными результатами.
  8. .  Теоретическое и экспериментальное исследования системы активного гашения периодических составляющих шума, как системы с деструктивной интерференцией, реализуемой методом синтез гасящей волны, позволили получить диаграмму устойчивости такой системы, а  испытание макетного образца активного глушителя шума, показало на практике возможность снижения гармонических составляющих шума до 25 дБ.
  1. Разработанные методика оптимизации путей снижения внешнего шума автомобиля до требуемых норм и математическая модель формирования внешнего шума автомобиля разнесенными источниками позволили получить научно обоснованные требования к вкладу шума выпуска во внешний шум автомобиля.
  2. Созданная конечно-элементная модель излучения шума  выпускной системой автомобиля, позволяет, с одной стороны, оценить влияние на характеристики излучения параметров газового потока, а с другой стороны, показать, что  использование специальных насадок на срезе выпускной трубы может быть весьма эффективным средством для дополнительного снижения шума выпуска.
  3. Разработанная математическая модель для оценки излучения шума выпускной системой автомобиля в расчетной точке над подстилающей поверхностью показала необходимость использования при пересчете уровней шума из одной расчетной точки в другую помимо поправки на расстояние дополнительной поправки на подстилающую поверхность, что позволяет существенно повысить точность такого рода акустических расчетов.
  4. Предложенный для  оценки эффективности установки глушителя в выпускную систему автомобиля интегральный критерий - обобщенные вносимые потери, впервые позволил связать акустические характеристики глушителя с вкладом, вносимым выпускной системой во внешний шум автомобиля, что дает возможность проектировать глушители, обеспечивающие требуемым условиям по вкладу шума выпуска во внешний шум автомобиля.
  1. Разработанная методология расчета и проектирования глушителей шума для систем выпуска автомобиля, основанная на использовании спектра незаглушенного шума выпуска и интегрального критерия вносимых потерь, а также  принципов модульного проектирования  в сочетании с конечно-элементным моделированием  позволяет достоверность  поучаемых результатов расчетов и всего процесса проектирования глушителей в целом.
  2. Применение разработанной методологии проектирования  и доводки  автомобильных глушителей шума, внедренная на ведущем отечественном предприятии по производству глушителей шума ООО «НТЦ МСП», позволило сократить сроки и повысить качество разработки и испытаний опытных глушителей шума, которые в дальнейшем стали производится серийно и поставляться на ведущие заводы автомобильной промышленности: КАМАЗ, ГАЗ, ЗИЛ, УАЗ.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ:

  1. В изданиях из Перечня ВАК:
  1. Комкин А.И. Анализ спектра вибраций двигателя внутреннего сгорания // Известия вузов. Машиностроение. – 1986. – № 6. – С. 101–106.
  2. Комкин А.И. Анализ частотных характеристик при экспериментальном исследовании механических систем // Известия вузов. Машиностроение. – 1987. – № 11. – С. 45–50.
  3. Комкин А.И. Анализ частотных характеристик механических систем при наличии нескольких входных воздействий // Известия вузов. Машиностроение. – 1988. – № 3. – С. 75–81.
  4. Макаров С.Г., Жеглов Л.Ф., Комкин А.И. К оценке вклада шума выхлопа в общий уровень внешнего шума автомобиля // Известия вузов. Машиностроение. – 1988. – № 8. – С. 88–91.
  5. Комкин А.И., Макаров С.Г. Оценка возмущающего воздействия со стороны шины при анализе вибронагруженности автомобиля// Известия вузов. Машиностроение. – 1988. – № 9. – С. 90–94.
  6. Комкин А.И., Макаров С.Г. Жеглов Л.Ф. Влияние  возмущающего воздействия со стороны шины на вибронагруженность автомобиля// Известия вузов. Машиностроение. – 1988. – № 11. – С. 85–89.
  7. Комкин А.И., Жеглов Л.Ф., Макаров С.Г. Влияние  зазора в механической системе на оценку ее спектральных характеристик // Известия вузов. Машиностроение. – 1989. – № 10. – С. 15–19.
  8. Комкин А.И. Оптимизация пути снижения шума машин // Вестник МГТУ. Сер. Машиностроение. – 1992. – № 1. – С. 110–114.
  9. Комкин А.И., Тупов В.В. К расчету акустических характеристик глушителей шума // Вестник МГТУ. Сер. Машиностроение. – 1994. – № 3. – С. 118–124.
  10. Комкин А.И. Выбор парциальных систем при анализе колебаний механических систем // Вестник МГТУ. Сер. Машиностроение. – 1996. – № 1. – С. 86–93.
  11. Жеглов Л.Ф., Комкин А.И., Сухоруков В.А. Стенд как средство оценки шума автомобильных шин // Автомобильная промышленность. – 1997. – № 5. – С. 29–32.
  12. Комкин А.И., Редникин А.Н. Снижение шума выпускных газов двигателя внутреннего сгорания транспортных средств активным методом // Вестник МГТУ. Машиностроение. – 1998. – № 1. – C. 115–125.
  13. Комкин А.И. Внешний шум автомобиля. Методы определения и снижения // Автомобильная промышленность. – 2000. – № 10. – С. 34–37.
  14. Комкин А.И. Активное гашение шума. Проблемы и перспективы // Безопасность жизнедеятельности. – 2001. – № 4. – С. 12–18.
  15. Комкин А.И., Тупов В.В.  Основы проектирования глушителей шума транспортных средств // Безопасность жизнедеятельности. – 2003.– №1.– C. 15–20.
  16. Комкин А.И. Методы измерения  акустических  характеристик звукопоглощающих материалов // Измерительная техника. 2003. № 3. С. 47–50.
  17. Комкин А.И., Никифоров Н.А. Акустические характеристики пористо-волокнистых  металлических материалов// Безопасность жизнедеятельности. 2004. № 6. С. 10-12.
  18. Комкин А.И., Надарейшвили Г.Г., Юдин С.И. Особенности излучения шума системой выпуска автотранспортных средств // Безопасность жизнедеятельности. 2005. № 11. С. 45–49.
  19. Комкин А.И., Юдин С.И. Камерные глушители шума // Безопасность жизнедеятельности. Приложение. – 2005. – № 11. – 24 c.
  20. Комкин А.И., Никифоров Н.А. Современные методы измерения акустических характеристик однородных звукопоглощающих материалов // Безопасность жизнедеятельности. 2006. № 8. С. 22–26.
  21. Никифоров Н.А., Комкин А.И. Исследование  звукопоглощающих свойств пористых спеченных материалов // Безопасность в техносфере. 2009. № 5. С. 31–36.
  22. Комкин А.И. Оптимизация реактивных глушителей шума // Акустический журнал. 2010. Т.56, № 3. С. 373–379.
  23. Комкин А.И., Аграфонова А.А.  Исследование  излучения шума системой выпуска автомобиля методом конечных элементов // Безопасность в техносфере. 2010. № 5. С. 17–22.
  24. Никифоров Н.А., Комкин А.И., Воробьева Л.С. Моделирование глушителей шума с перфорированными трубами // Безопасность в техносфере. 2010. № 5. С. 28–33.
  25. Комкин А.И. Особенности снижения шума в канале резонатором  Гельмгольца // Известия вузов. Машиностроение. – 2011. – № 1. – С. 101–106.
  26. Никифоров Н.А., Комкин А.И. Определение структурного фактора волокнистых металлических звукопоглощающих материалов // Известия вузов. Машиностроение. – 2011. – № 8. – С. 35–43.

2) Прочие публикации:

  1. Зайцев П.В., Комкин А.И. Особенности определения спектральных характеристик внешнего шума движущегося автомобиля // Научно-технические достижения и передовой опыт в автомобилестроении. Вып.4. М.: ЦНИИИТЭИавтопром,1990. – С. 5–6.
  2. Комкин А.И., Куличев И.Н., Сухоруков В.А. Система для анализа  внешнего шума автомобиля // Научно-технические достижения и передовой опыт в автомобилестроении. Вып.5. М.: НИИстандартавтосельхозмаш,1991. – С. 3–4.
  3. Бочаров Н.Ф., Комкин А.И., Сухоруков В.А. Идентификация источников  внешнего шума автомобиля // Научно-технические достижения и передовой опыт в автомобилестроении. Вып.5. М.: НИИстандартавтосельхозмаш,1991. – С. 4–6.
  4. Комкин А.И., Куличев И.Н., Сухоруков В.А. Анализ акустических характеристик глушителей шума // Научно-технические достижения и передовой опыт в автомобилестроении. Вып.7. М.: НИИстандартавтосельхозмаш,1991. – С. 9–12.
  5. Комкин А.И., Тупов В.В., Осипов Б.И. Измерение акустических характеристик глушителей шума // Внешний и внутренний шум автомототехники: Тезисы докладов Всероссийской научно-технической конференции. Дмитров, 1993. С.16–19.
  6. Komkin A.I., N.F. Bocharov L.F. Zheglov Performance evaluation of active systems for engine exhaust noise control // Transport Noise and Vibration: Proceedings of the Second International Symposium. – St.-Peterburg, 1994. – P. 87–89.
  7. Komkin A.I., Tupov V.V. On the evaluation of automotive exhaust mufflers // Transport Noise and Vibration: Proceedings of the Second International Symposium. – St.-Peterburg, 1994. – P. 91–92.
  8. Комкин А.И., Бочаров Н.Ф., Жеглов Л.Ф. Оценка эффективности активных систем гашения шума выпуска двигателя внутреннего сгорания // Техническая акустика. – 1994. – Т. 3, вып. 3–4.– С. 9–11.
  9. Жеглов Л.Ф., Сухоруков В.А., Комкин А.И. Экспериментальная оценка  виброакустических свойств автомобильной шины // Техническая акустика. – 1994. – Т. 3, вып. 3–4.– С. 12–14.
  10. Комкин А.И., Никифоров Н.А., Симкин Р.М. Особенности проектирования автомобильных глушителей шума // Новое в экологии и безопасности жизнедеятельности: Доклады III Всероссийской научно-технической конференции. СПб., 1998. С.490–491.
  11. Комкин А.И., Никифоров Н.А. Выпускная система как источник внешнего шума автомобиля: тезисы доклада// Новое в экологии и безопасности жизнедеятельности: Доклады IV Всероссийской научно-технической конференции. СПб., 1999. С.521–524.
  12. Komkin A.I., Nikiforov N.A. On the design of automobile exhaust systems// Sixth International congress on sound and vibration. Copenhagen, Denmark, 1999 P.455–460.
  13. Комкин А.И. Снижение шума активным методом. М.: МГТУ им. Н.Э.Баумана, 2000. 24 с.
  14. Комкин А.И., Никифоров Н.А. Перспективы применения систем активного гашения шума машин // Прогрессивные технологии и системы машиностроения: Сб. научных трудов. Вып.16.–Донецк, ДонГТУ, 2001. – С. 258–261.
  15. Комкин А.И., Никифоров Н.А., Юдин С.И. Об измерении акустических характеристик звукопоглощающих материалов // Сб. трудов XI сессии Российского акустического общества. Т.4. – М.: НИИСФ, 2001. – С. 121–124.
  16. Комкин А.И., Никифоров Н.А. Акустические характеристики перфорированных элементов в системах глушения шума машин // Сб. трудов международной конференции «Машиностроение и техносфера ХХI века». Т.2. Донецк, ДонГТУ, 2004.– С. 99–104.
  17. Комкин А.И. Прохождение звуковой волны через внезапное изменение сечения канала // Сб. трудов XVI сессии Российского акустического общества. Т.1. – М.: ГЕОС, 2005. – С. 251–254.
  18. Комкин А.И., Юдин С.И. Измерение и расчет  акустических характеристик волокнистых звукопоглощающих материалов // Сб. трудов XIХ сессии Российского акустического общества. Т.3. – М.: ГЕОС, 2007. – С. 259–263.
  19. Комкин А.И., Малько Е.В. Критерии оценки акустической эффективности глушителей шума // Сб. трудов XIХ сессии Российского акустического общества. Т.3. – М.: ГЕОС, 2007. – С. 263–267.
  20. Комкин А.И., Юдин С.И. Акустический импеданс перфорированной перегородки в канале // Сб. трудов XХ сессии Российского акустического общества. Т.1. – М.: ГЕОС, 2008. – С. 246–250.
  21. Комкин А.И., Малько Е.В. Акустическая эффективность камерных глушителей шума // Сб. трудов XХ сессии Российского акустического общества. Т.3. – М.: ГЕОС, 2008. – С. 238–241.
  22. Комкин А.И. Метод расчета и проектирования глушителей шума //  Сб. докладов  2-ой Всероссийской научно-практической конференции «Защита населения от повышенного шумового воздействия». – Санкт-Петербург, 2009.– С. 275–277.
  23. Комкин А.И., Миронов М.А. Юдин С.И. Моделирование акустического излучения системы выпуска автомобиля над подстилающей поверхностью // Сб. трудов научной конференции к 100-летию А.В. Римского-Корсакова. М.: ГЕОС, 2010. – С. 100–103.
  24. Комкин А.И., Миронов М.А. Юдин С.И. Исследование акустических характеристик двигателя внутреннего сгорания // Сб. трудов научной конференции к 100-летию А.В.Римского-Корсакова. М.: ГЕОС, 2010. – С. 104–107.
  25. Аграфонова А.А., Комкин А.И. Снижение шума на выходе воздуховодов резонаторными глушителями// Сб. трудов научной конференции к 100-летию А.В.Римского-Корсакова. М.: ГЕОС, 2010. – С. 108–111.
  26. Комкин А.И. Расчет глушителей шума. Проблемы и перспективы  //  Сб. докладов  3-ой Всероссийской научно-практической конференции «Защита населения от повышенного шумового воздействия». – Санкт-Петербург, 2011.– С. 291–298.

Издательство Балтийского государственного технического университета «ВОЕНМЕХ»

им. Д.Ф. Устинова. 190005, г. Санкт-Петербург, 1-я Красноармейская ул., д. 1.

Формат 60х90/16. Бумага офсетная. Печать трафаретная. Тираж 130 экз. Заказ №

 





© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.