降噪分析

前言

本書由著名聲學(xué)學(xué)者uno Ingard著述，是基于作者多個(gè)研究項(xiàng)目和在M.I.T航空航天系的多次演講寫成的。書中綜合研究了降噪基本理論和多個(gè)領(lǐng)域的實(shí)際應(yīng)用，匯集了作者在該方向上的多年研究心得。它可以作為科學(xué)和工程技術(shù)人員的參考書，也可以作為研究生教材使用。本書前六章為第一部分，對(duì)吸聲機(jī)理做了深入研究，在聲場(chǎng)中，聲能在黏性邊界層和熱邊界層內(nèi)轉(zhuǎn)換為熱能。第二部分為管道消聲器的特性，包括它們特性的描述及測(cè)量的方法。本書每一章的主要部分均是敘述性的，數(shù)學(xué)分析安排在每章最后。在敘述部分，主要是對(duì)一些數(shù)值結(jié)果的分析討論，以求深入理解其中涉及到的基本機(jī)理，相信對(duì)設(shè)計(jì)工作有直接的幫助。國(guó)內(nèi)所見關(guān)于聲學(xué)的書籍較多，但專門論述降噪的基本機(jī)理和應(yīng)用的書籍并不多見。正如本書前言中所述，本書并沒有以“噪聲控制”作為書名，因?yàn)樵肼暱刂粕婕暗铰曉?、聲傳播路徑和人員感覺等方面，而本書專注于研究傳播路徑上噪聲的吸收和控制手段，對(duì)聲的吸收、反射和相消干擾做了深入詳細(xì)的分析，而且本書重點(diǎn)并不放在數(shù)學(xué)推導(dǎo)上，而是對(duì)降噪過程中涉及到的基本機(jī)理進(jìn)行探討，并給出相當(dāng)實(shí)用化的工程降噪實(shí)施手段，這是本書的一大特色。降噪不僅僅意味著降低機(jī)械設(shè)備的輻射噪聲，它還有一點(diǎn)很少引起人們關(guān)注的重要作用，即噪聲有時(shí)會(huì)影響產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝及過程，如干燥工藝中對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的影響，有時(shí)還會(huì)影響動(dòng)力機(jī)械的特性，如汽車發(fā)動(dòng)機(jī)、柴油機(jī)或汽輪機(jī)效率等，降噪將可帶來(lái)產(chǎn)品質(zhì)量的改進(jìn)以及機(jī)器性能的提高，本書給出的一些例子可使讀者對(duì)降噪有更為深入的認(rèn)識(shí)。本書的參考文獻(xiàn)并不是單純書中內(nèi)容的參考，而是作者歷經(jīng)多年的聲學(xué)研究收集的關(guān)于降噪方面的論文資料的匯總，它有助于讀者了解這一領(lǐng)域的國(guó)外研究歷史和現(xiàn)狀，更為重要的是，這部分為在此領(lǐng)域想進(jìn)一步深入研究的人員提供了一個(gè)很好的數(shù)據(jù)庫(kù)索引。譯者在翻譯過程中盡量使書中的術(shù)語(yǔ)與國(guó)內(nèi)使用的術(shù)語(yǔ)保持一致，并在忠實(shí)于原文的前提下，盡可能對(duì)其中的含糊敘述和錯(cuò)誤之處進(jìn)行了校正，希望能使讀者免于混淆。盡管譯者盡了很大努力，但限于水平和時(shí)間倉(cāng)促，難免出現(xiàn)錯(cuò)誤和表述不明之處，希望讀者給予指正。譯者十分感謝海軍裝備部以及國(guó)防工業(yè)出版社對(duì)本書翻譯和出版工作的資助，同時(shí)感謝出版社同志們的支持。

內(nèi)容概要

　　《降噪分析》由著名聲學(xué)學(xué)者Uno Ingard基于他多年的聲學(xué)研究心得寫成的，它綜合了降噪的基本原理和在多個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用研究，內(nèi)容分為吸聲器和管道消聲器兩大部分。　　在吸聲器部分，首先對(duì)吸聲基本機(jī)理做了深入討論，在聲場(chǎng)中，聲能在黏性邊界層和熱邊界層內(nèi)轉(zhuǎn)換為熱能，從而產(chǎn)生了聲吸收作用，而在實(shí)際工程中，常采用薄膜吸聲器、共鳴器、剛性或柔性多孔材料作為吸聲單元，《降噪分析》進(jìn)而基于理論和數(shù)值分析結(jié)果，分別對(duì)它們的結(jié)構(gòu)參數(shù)及其他各種因素對(duì)吸聲性能的影響等做了詳細(xì)討論，其中還特別對(duì)涉及到的聲學(xué)非線性和流動(dòng)影響做了分析?！　≡诠艿老暺鞑糠郑懻摿吮硎龉艿老暺魈匦缘亩鄠€(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)及其關(guān)系，并將管道消聲器分為內(nèi)襯管道消聲器和抗性管道消聲器，詳細(xì)分析了不同管道結(jié)構(gòu)的衰減特性，特別比較了帶有本地和非本地抗性襯里的管道?！　　督翟敕治觥房梢宰鳛樵肼暱刂婆c治理專業(yè)的教材使用，對(duì)該領(lǐng)域的研究人員及工程技術(shù)人員均有較大參考價(jià)值。

作者簡(jiǎn)介

作者：(美國(guó))Uno lngard 編者：張文群 吳新躍吳新躍，男，1962年4月生，浙江松陽(yáng)人，海軍工程大學(xué)輪機(jī)工程專業(yè)教授、博士生導(dǎo)師，機(jī)械系202教研室主任。任中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)高級(jí)會(huì)員、中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)機(jī)械工業(yè)自動(dòng)化分會(huì)委員、全軍院校圖學(xué)與機(jī)械基礎(chǔ)教學(xué)協(xié)作聯(lián)席會(huì)秘書長(zhǎng)、湖北省機(jī)械設(shè)計(jì)教研會(huì)副理事長(zhǎng)研究領(lǐng)域：艦艇機(jī)械數(shù)字化設(shè)計(jì)制造與工藝、機(jī)械動(dòng)力學(xué)、機(jī)械維修和再制造技術(shù)等獲軍隊(duì)科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)2項(xiàng)、三等獎(jiǎng)3項(xiàng)，為部隊(duì)建設(shè)培養(yǎng)了大量人才，獲省部級(jí)優(yōu)秀教學(xué)成果獎(jiǎng)2項(xiàng)，指導(dǎo)學(xué)員參加全國(guó)大學(xué)生機(jī)械設(shè)計(jì)創(chuàng)新大賽獲一等獎(jiǎng)3項(xiàng)，獲軍隊(duì)育才銀獎(jiǎng)，近五年來(lái)在國(guó)內(nèi)外核心刊物及學(xué)術(shù)會(huì)議上發(fā)表論文50余篇，編著了海軍重點(diǎn)教材《艦用機(jī)械學(xué)基礎(chǔ)》和《CAX技術(shù)》等多部教材。

書籍目錄

第一部分 吸聲器第1章 緒論1.1 引言1.2 符號(hào)和表示1.2.1 章節(jié)組織第2章 吸聲機(jī)理2.1 概述2.2 （窄）通道中的穩(wěn)態(tài)流2.2.1 流阻2.3 聲邊界層2.3.1 黏性邊界層2.3.2 熱邊界層2.3.3 功率耗散，黏一熱邊界層2.4 窄管中的聲傳播2.4.1 傳播常數(shù)2.4.2 速度和溫度輪廓線2.4.3 柔性壁內(nèi)部阻尼的影響2.4.4 松弛時(shí)間和通道的復(fù)壓縮率2.5 阻抗2.5.1 單位長(zhǎng)度阻抗2.5.2 復(fù)密度和波阻抗2.5.3 穿孔板2.5.4 線網(wǎng)屏2.5.5 穿孔板一網(wǎng)屏層狀復(fù)合結(jié)構(gòu)2.5.6 聲致運(yùn)動(dòng)的影響2.5.7 穩(wěn)態(tài)流阻的數(shù)據(jù)解釋2.6 黏熱導(dǎo)納和剛性壁面吸聲系數(shù)2.6.1 等效導(dǎo)納2.6.2 吸聲系數(shù)2.7 數(shù)學(xué)補(bǔ)充2.7.1 窄通道中的穩(wěn)態(tài)流2.7.2 振蕩流和黏性邊界層2.7.3 熱邊界層2.7.4 邊界層的功率損耗2.7.5 窄通道中的聲的傳播2.7.6 阻抗第3章 薄膜吸聲器3.1 概述3.1.1 單個(gè)薄膜面吸聲器3.1.2 多層吸聲器3.1.3 單薄膜“體”吸聲器3.2 帶空腔背襯的單片剛性薄膜3.2.1 流阻和阻抗3.2.2 共振和反共振3.2.3 吸收譜3.2.4 網(wǎng)屏3.2.5 蜂窩單元尺寸影響3.2.6 例子和解釋3.3 帶空腔背襯的柔性多孔薄膜3.3.1 “等效”阻抗3.3.2 低頻共振3.3.3 吸收譜3.3.4 例子和注解3.4 柵格吸聲器3.4.1 周期柵3.4.2 非周期柵格3.5 “體”吸聲器3.5.1 反射，傳輸和吸收3.5.2 吸收譜，無(wú)限薄膜3.5.3 有限薄膜，散射影響3.6 數(shù)學(xué)補(bǔ)充3.6.1 剛性單薄膜空腔吸聲器3.6.2 柔性薄膜空腔吸聲器3.6.3 均勻（周期）柵3.6.4 非均勻柵格3.6.5 薄膜體吸聲器第4章 諧振器4.1 概述4.2 吸收和散射4.2.1 O值4.2.2 Helmholz共鳴器4.2.3 擴(kuò)散聲場(chǎng)諧振吸聲器4.2.4 二維陣列諧振器4.2.5 三維柵格諧振器4.2.6 瞬態(tài)響應(yīng)和混響4.3 聲學(xué)非線性4.3.1 帶（多孔）空腔背襯的穿孔板4.3.2 非線性吸收特性4.4 流動(dòng)影響4.4.1 流致聲阻4.4.2 管和孔板的流動(dòng)激勵(lì)4.4.3 自由場(chǎng)中掠流動(dòng)時(shí)的諧振器4.4.4 管道旁支管諧振器的流體激勵(lì)4.5 數(shù)學(xué)補(bǔ)充4.5.1 管諧振器的阻抗4.5.2 吸收和散射橫截面4.5.3 Helmholtz共鳴器4.5.4 三維諧振器陣列4.5.5 聲學(xué)非線性，穿孔板第5章 剛性多孔材料5.1 概述5.2 狹縫吸聲器5.2.1 輸入阻抗吸收譜5.3 各向同性多孔層，物理參數(shù)5.3.1 孔隙率5.3.2 流阻和阻抗5.3.3 結(jié)構(gòu)因子5.3.4 多孔材料質(zhì)量密度5.3.5 壓縮率5.3.6 討論5.4 波的運(yùn)動(dòng)5.4.1 傳播常數(shù)5.4.2 穿透深度5.5 吸收譜5.5.1 無(wú)限層5.5.2 有限層5.5.3 例題5.5.4 穿孔面影響，非線性和聲致運(yùn)動(dòng)5.5.5 多孔層上屏的影響5.5.6 非均勻多孔吸聲器5.5.7 薄膜吸聲器與均勻多孔層5.6 掠流動(dòng)中的折射影響5.6.1 視角與發(fā)射角5.6.2 邊界層5.6.3 對(duì)吸聲的影響5.6.4 全反射區(qū)5.7 數(shù)學(xué)補(bǔ)充5.7.1 狹縫吸聲器5.7.2 各向同性多孔層5.7.3 互阻抗，單位長(zhǎng)度阻抗和復(fù)密度5.7.4 傳播常數(shù)和波阻抗5.7.5 折射角5.7.6 輸入阻抗與導(dǎo)納，吸聲系數(shù)5.7.7 穿孔面，非線性和聲致運(yùn)動(dòng)5.7.8 各向異性層5.7.9 掠流動(dòng)影響5.7.10 計(jì)算考慮第6章 柔性多孔材料6.1 概述6.2 耦合波6.3 頻散關(guān)系6.4 場(chǎng)分布6.4.1 壓力和速度場(chǎng)6.4.2 耗散函數(shù)6.4.3 例子與解釋6.5 吸收譜6.5.1 引言6.5.2 非共振上的吸收峰值6.5.3 固貼的穿孔面的影響6.5.4 例子6.5.5 閉孔多孔材料6.6 非線性影響和沖擊波反射6.6.1 裝置6.6.2 幅度依賴的波速……第二部分 管道消聲器第7章 管理聲學(xué)第8章 內(nèi)襯管理第9章 抗性管道單元第10章 數(shù)學(xué)補(bǔ)充和注解附錄

章節(jié)摘錄

插圖：第1章  緒  論1.1  引  言噪聲不僅僅意味著無(wú)用，更重要的是，它對(duì)人和機(jī)器有著很嚴(yán)重的負(fù)面影響。噪聲常被稱為聲污染，是環(huán)境規(guī)劃治理的對(duì)象，那些有違環(huán)境政策的噪聲大的機(jī)器，如果不符合環(huán)保法規(guī)的要求①，將不得不被關(guān)停。而且，高的噪聲和振動(dòng)級(jí)常常導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的疲勞損壞甚至失效，如經(jīng)常發(fā)生的控制閥因流動(dòng)不穩(wěn)定而導(dǎo)致的強(qiáng)烈振動(dòng)。實(shí)際工程中，降噪常常基于工程“常識(shí)”對(duì)設(shè)計(jì)錯(cuò)誤進(jìn)行判斷進(jìn)而“快速修補(bǔ)”。如果這樣不能獲得滿意的效果，就需要對(duì)降噪問題進(jìn)行基礎(chǔ)性的研究，以理清該問題中涉及的振動(dòng)噪聲產(chǎn)生和傳播的物理機(jī)制。這項(xiàng)工作通常是繁瑣冗長(zhǎng)的，因?yàn)閷?duì)噪聲的測(cè)量不能對(duì)機(jī)器的功能或牽涉到的生產(chǎn)過程產(chǎn)生負(fù)面的影響，因而受到很大限制。本書分為兩大部分：吸聲器和管道消聲器②。第一部分：吸聲器。從討論基本的吸聲機(jī)理著手，研究在聲場(chǎng)中聲能如何通過黏性和熱邊界層轉(zhuǎn)化為熱，通過對(duì)窄管道中聲傳播的分析，為后續(xù)的應(yīng)用打下基礎(chǔ)。本部分將進(jìn)一步給出剛性和柔性的多孔薄膜的吸聲特性；聲共振器的吸聲特性；以及剛性和柔性體多孔材料的吸聲特性。而為了獲得符合要求的吸收特性曲線，多層吸聲器的吸聲特性在此也做了分析。該部分的研究均處理的是“通常”的條件，即線性聲學(xué)理論的應(yīng)用，而對(duì)于非線性聲學(xué)效應(yīng)的研究，這部分也給出了對(duì)沖擊波實(shí)驗(yàn)結(jié)果的一些討論。第二部分：管道消聲器。從其特性如何描述、計(jì)算和測(cè)量開篇，將其分為耗散（阻性）和抗性管道，耗散管道為襯以一層或多層多孔材料的管道，之后討論了不同管道結(jié)構(gòu)的衰減特性，特別比較了我們感興趣的帶有本地和非本地抗性襯里的管道，在抗性管道中，聲反射扮演了重要的角色。除了直接分析吸聲體和管道的章節(jié)外，本書另有兩章附錄。由于傳輸矩陣在分析吸聲器和管道問題中的重要性，附錄A十分詳細(xì)的討論了傳輸矩陣的相關(guān)問題。附錄B敘述了用于測(cè)量穩(wěn)態(tài)流和振蕩流流阻的簡(jiǎn)易方法。本書的參考文獻(xiàn)列出了大量的該領(lǐng)域研究的相關(guān)文獻(xiàn)，給那些希望進(jìn)入該領(lǐng)域深入研究的人員提供了基本的數(shù)據(jù)庫(kù)目錄。每章的主要部分基本是敘述性的，包含了在設(shè)計(jì)工作中直接感興趣的數(shù)值結(jié)果的討論，而數(shù)學(xué)分析部分通常作為每一章內(nèi)容的分析與補(bǔ)充，供在這一領(lǐng)域意圖進(jìn)一步深入研究的人員參考。嚴(yán)格遵循這一原則有時(shí)顯得特別糟糕，這種分開使得有些內(nèi)容時(shí)而出現(xiàn)在這兒或那兒，事實(shí)上，重要的最終方程在敘述部分已經(jīng)給出，并以加粗居中的形式予以強(qiáng)調(diào)，通常它們是數(shù)值圖示的基礎(chǔ)，但是這對(duì)于第一次閱讀或缺乏連續(xù)性的人同樣可以跳過。

編輯推薦

《降噪分析》由國(guó)防工業(yè)出版社出版。《降噪分析》可以作為噪聲控制與治理專業(yè)的教材使用，對(duì)該領(lǐng)域的研究人員及工程技術(shù)人員均有較大參考價(jià)值。

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