浅谈某型号吸气消声器优化设计

夏周愿，李艳，费琦峰，蒋金杰

（嘉兴职业技术学院，浙江 嘉兴 314036）

随着社会经济的飞速发展和人民生活水平的不断提高,人们对家电产品的噪声指标越来越关注,甚至有的用户把家电产品的噪声水平作为首选因素。冰箱作为一种常用家电，降噪工作被推到了至关重要的地位。而压缩机作为冰箱的动力源和“心脏”部件，是冰箱噪声的主要来源。冰箱的噪声主要由制冷压缩机引起，而压缩机的噪声主要由气流脉动噪声、机械噪声和电磁噪声三部分组成，其中气流脉动噪声所占的比重最大，是压缩机的主要噪声源。为了减小制冷剂流动产生的吸气噪声，普遍采用在压缩机吸气端安装吸气消声器的方法降低噪声。

1 消声器评价指标

压缩机的吸气消声器是一种抗性扩张式消声器，它的消声原理是利用管道界面的突然扩张或者收缩，使沿管道传播的某些频率的声波不能通过消声器，从而达到消声的目的。

传递损失、插入损失和降噪量是冰箱压缩机吸气消声器的三个评价指标，其中传递损失是用来评价消声器声学性能的固有属性，它主要包括消声量大小和消声频段两部分。传递损失定义为消声器的入口声能与出口声能之差，其计算表达式为：

式中：Win、Wout为入射声功率、透射声功率；Pin、Pout为入射声压、透射声压；Sin、Sout为入口面积、出口面积。

因为入口处边界条件，因此，进口处声压、质点振速与入射声压的关系为：

而出口无反射，因此出口处的声压即为透射声压，因而传递损失表达式（1）变为：

式中：Pin，Pout为入口声压、出口声压；v1为进口处的质点振速；ρ 为制冷剂的密度；c 为声速。

2 吸气消声器分析模型

2.1 基本假设

由于吸气产生的噪声或阀组拍击产生的噪声，在消声器内部传播是一个复杂的过程，分析过程中，为了简化模型，一般做如下基本假设：

（1）介质是理想流体，传播过程没有能量的损耗。

（2）介质均匀分布，初始静态压强和静态密度都是常数。

（3）声波传播过程时，介质密度转换过程中不存在热交换，即为一个绝热传播过程。

（4）消声器是刚性壁，声波不会被吸收或向外辐射。

2.2 有限元分析

（1）进口边界条件。入射波为平面波，速度为1m/s。

（3）内壁边界条件。消声器是刚性壁，声能不会被吸收。

3 改进前吸气消声器噪声分析

借助传递损失测试设备(图1)对某型号消声器进行传递损失测试，全频段评估其消声性能，其中为了避免外界噪声对消声器传递损失测试结果的影响，需要反复多次测试，得出该款消声器消声性能较差的频段，实验结果发现在1900～2700Hz 频段，该消声器消声能力异常，同时通过整机实验也发现两个频段处噪声异常。

图1 传递损失测试设备

4 吸气消声器优化结构设计

通过软件仿真分析，总结出主要的结构影响参数后，同时根据降噪频段明确需要优化设计哪些结构参数，发现插管位置及大小对这个频段消声效果影响明显，通过不断的方针分析，最终优化后新模型插管位置及大小，如图2 所示。同时，优化前后，该消声器消声性能对比如图，由图3 可知，优化后消声性能在1900 ～2700Hz 频段得到了有效的提高。

5 结语

图2 优化前后插管位置及大小

图3 优化前后消声性能对比图