高压放空排气噪声及控制

    高压放空排气噪声是排气喷流噪声的一种。排气喷流噪声的特点是声级高频带宽，传
播远。排气喷流噪声是由高速气流冲击和剪切周围静止的空气，引起剧烈的气体扰动而产
生的。
    在喷口附近（在喷口直径 D 的 4-5 倍范围内），气流继续保持喷口处的流速成前进。这
个区域叫直流区。在这个区域内，存在着一个射流核心，在核心周围，射流与卷吸进来的
气体激烈混合，辐射的噪声是高频性的。
    在喷口稍远的地方（约 5D-15D）为混合区，在这个区域里，气流与周围大气之间进行
激烈地混合，引起急剧的气体扰动，射流宽度逐渐扩展，产生的噪声最强。
    在离喷口更远的地方（15D 以外），称为涡流区，在这个区域里，气流宽度很大，速
度逐渐降低以至消失，形成涡流的强度反复地减小，产生的噪声是低频性的。
    Lighthill 首先分析了喷注气流均匀，中间无障碍物即喷注中只有四极子声源的情况，得
到湍流噪声功率与流速成八次方的定律。
    对于阻塞喷注，试验证明，气室压力超过临界条件继续增加时，虽然喷注速度保持局
部声速成不变，但噪声仍要增大。马大猷教授等得到喷注湍流噪声的声功率 W 与注点压
力 P1 的经验公式为
    W=KP(P1-P2)4D/(P-0.5PO)PO2(1)
    在喷注 90 方向上，离喷口 1M 处的声压级 L 为：
    LP=80+20lg(P1-PO)/(P1-0.5PO)PO+20lgDdBA(2)
    式中：
    P1---注点压力
    D----喷口直径
    PO----环境大气压
    这公式说明书了在阻塞情况下，虽然喷注速度不再增加，但随着压力的增加，噪声功
率也随之增加。
    高压放空噪声的控制方法是在排气管上安装消声器。按消声原理设计结构分，排气放空
消声器可分为四大类。
    1．扩容降速型消声器
    这种消声器的原理是利用较大的体积容腔，扩容降压，降低排口流速。由于在亚声速情
况下，喷流噪声的强度与流速成的八次方成正比，所以在流量保持恒定的情况下，逐渐
扩大容腔和增大排口截面可以降低喷流速度，从而降低噪声。
    2．节流降压型消声器
    在阻塞情况下，由于排气噪声的强度随着压力的增加而加大，节流降压型消声器就是
利用节流降压原理，把一个大压降，分散到若十个局部结构承担，变成许多小的压降，
从而降低噪声。
    3．小孔喷注型消声器
    喷流噪声的峰值频率与排口直径成反比，因此，如果使排口辐射的噪声能量从低频移
动高频，于是低频噪声被降低，高频噪声增高。如果孔径小到一定值（如达毫米级），喷
流噪声的能量将移到人耳不敏感的高频范围。
    4．多孔材料扩散消声器
    利用烧结金属，烧结塑料，多孔陶瓷等控制排气喷流噪声，这些材料有大量的微小孔
隙（达丝米级），可以透气和渗水。用这类材料制成的消声器称之为多孔材料扩散消声器，
利用多孔材料的透气性，使排气流被滤成无数个小的气流，气流的压力被大大降低，流