二、擴張室消聲器

　　擴張室消聲器是抗性消聲器的主要形式之一�？剐韵�聲器和阻性消聲器不同，它不使用吸聲材料，而是利用各種不同形狀的管道、腔和室進(jìn)行適當的組合，提供管道系統的阻抗失配，使聲波產(chǎn)生反射或干涉現象，從而降低由消聲器向外輻射的聲能�？剐韵�聲器的性能和管道結構形狀有關(guān)，一般選擇性較強，適用于窄帶噪聲和低、中頻噪聲的控制。

　　1、消聲原理及分類(lèi)

　　擴張室消聲抗性消聲器最常用的結構形式，也稱(chēng)膨脹式消聲器。其主要消聲原理是：利用管道的截面突變引起聲阻抗變化，使得一部分沿管道傳播的聲波反射回聲源；同時(shí)，通過(guò)腔、室和內接管長(cháng)度的變化，使得向前傳播的聲波與在不同管截面上的反射波之間產(chǎn)生 的相位差，相互干涉，從而達到消聲的目的。

　　按其通道的結構形式，擴張室消聲器可分為單腔式、孔形式、錐形式、帶外連接管的雙節式、帶內連接管的雙節式五種基本形式。

　　2、擴張室消聲器消聲量的計算

　�。�1）單腔擴張室消聲器

　　如果只考慮擴張室本身的特性，單腔擴張室消聲器的傳遞損失可以采用下式計算：

　　式中： —擴張室長(cháng)度，m； —擴張比， ； —擴張室截面積，㎡ ； —進(jìn)氣管截面積，㎡ ； —出氣管截面積，㎡ ； —波數， .

　　多數情況下，擴張室消聲器的進(jìn)、出氣口管徑是一樣的， .消聲量表達式為：

　　圖5-2-48給出的是不同 值的單節擴張室消聲器傳遞損失曲線(xiàn)。傳遞損失是一個(gè)周期性函數。當 時(shí)，消聲量為最大值，此時(shí)，上式可寫(xiě)成： 由 和 可以計算出消聲器的最大消聲頻率和通過(guò)頻率（無(wú)衰減）

　　為了消除某一特定頻率的噪聲可適當選擇擴張室的長(cháng)度，以使消聲器在該頻率上有最大消聲量。

　�。�2）外連接管雙腔擴張室消聲器

　　為了改進(jìn)擴張室消聲器的性能，經(jīng)常把兩節擴張室消聲器用一定長(cháng)度的連接管聯(lián)結起來(lái)。帶外連接管的雙腔擴張室消聲器的傳遞損失為； （3）內連接管雙腔擴張室消聲器

　　內連接管雙腔擴張室消聲器的傳遞損失為： （4）孔形擴張室消聲器

　　孔形擴張室消聲器的傳遞損失可按下式計算： （5）錐形式擴張室消聲器

　　在有些情況，不允許使用管道橫截面突然收縮和膨脹的消聲器，可以使用錐形過(guò)渡管室，它的原理和一般擴張室消聲器相同。傳遞損失按圖5-2-52計算。

　　3、擴張室消聲器的設計

　�。�1）消聲器基本結構的選擇

　　單腔擴張室在實(shí)際應用中比較少，為了在較寬的頻率范圍內有較好的消聲效果，通常把多節不同的擴張室消聲器用不同長(cháng)度的插入管串聯(lián)起來(lái)。多節組合的擴張室消聲器的傳遞損失，可以先分別計算各單腔擴張室消聲器的傳遞損失，再進(jìn)行算術(shù)疊加。當然，由于各個(gè)擴張室之間存在耦合現象，總的消聲量并不等于算術(shù)疊加值，但作為定性還可以采用。

　　通過(guò)多節擴張室的串聯(lián)組合，可以改善整個(gè)消聲頻率特性，同時(shí)還可以提高總的消聲量。

　　由于消聲器通道截面的突然擴張和收縮，將會(huì )增大擴張室消聲器的阻力損失，為了改善其空氣動(dòng)力性能，常借助穿孔管將擴張室的插入管連接起來(lái)。

　　在實(shí)際應用設計中，有時(shí)為了減少體積，把多個(gè)擴張室消聲器單元，通過(guò)串聯(lián)和并聯(lián)等方式，合理的組合，滿(mǎn)足聲學(xué)指標和空氣動(dòng)力性能指標。

　�。�2）上、下限截止頻率的控制

　　擴張室消聲器的消聲量隨著(zhù)擴張比的增大而增加，為獲得較大的消聲量就要增大擴張比�？梢酝ㄟ^(guò)兩個(gè)途徑達到目的：一是增加擴張室的截面積，二是縮小進(jìn)、排氣管的口徑。而后者將受到流速、壓力損失等因素的限制，對于前者也不能無(wú)限度地增大�；�于平面波理論，當擴張室的橫截面積過(guò)大時(shí)，波長(cháng)很短的高頻聲波以窄聲束形式從消聲器通道中部通過(guò)，類(lèi)似阻性消聲器的高頻失效頻率那樣，將導致消聲量急劇下降。擴張室消聲器的上限截止頻率可用下式計算： 式中： ——聲速，m/s；D——擴張室直徑（對于面積為S的矩形截面 ），m.

　　擴張室的截面積越大，消聲上限截止頻率越低，即消聲器的有效消聲頻率范圍越窄。因此，擴張比不能盲目地選擇太大，要兼顧消聲量和消聲頻率兩個(gè)方面。

　　為了解決上限截止頻率的影響，可以用一組并聯(lián)的小通道代替一個(gè)大通道，在每個(gè)小通道上設計安裝消聲器，這樣即可在有足夠擴張比的條件下，使擴張室截面不致過(guò)大，從而在較寬的頻率范圍內有較大的消聲量。此外，也可以錯開(kāi)擴張室進(jìn)、出口管的軸線(xiàn)。

　　在低頻范圍，外來(lái)聲波的頻率與擴張室和連接管構成的聲-振系統的共振頻率相近時(shí)，會(huì )使聲音放大。擴張室消聲器還存在一個(gè)下限截止頻率。 式中： —連接管的截面積，㎡； —擴張室容積，m3 ； —連接管的長(cháng)度，m； —聲速， m/s.

　�。�3）擴張室消聲器的設計程序

　�、俑鶕�聲源的頻譜特性，合理地選擇最大消聲頻率，并以此來(lái)確定各個(gè)擴張室及其插入管的長(cháng)度。

　�、诟鶕�所需的消聲量，確定消聲器的擴張比m，給出擴張室截面的幾何參數。

　�、蹖λ�設計的消聲器結構，進(jìn)行上、下限截止頻率的驗算，判定其是否在所需消聲頻率范圍之外，如果是在所需范圍之內，則應重新修改設計方案。