二、扩张室消声器

扩张室消声器是抗性消声器的主要形式之一。抗性消声器和阻性消声器不同，它不使用吸声材料，而是利用各种不同形状的管道、腔和室进行适当的组合，提供管道系统的阻抗失配，使声波产生反射或干涉现象，从而降低由消声器向外辐射的声能。抗性消声器的性能和管道结构形状有关，一般选择性较强，适用于窄带噪声和低、中频噪声的控制。

1、消声原理及分类

扩张室消声抗性消声器最常用的结构形式，也称膨胀式消声器。其主要消声原理是：利用管道的截面突变引起声阻抗变化，使得一部分沿管道传播的声波反射回声源;同时，通过腔、室和内接管长度的变化，使得向前传播的声波与在不同管截面上的反射波之间产生 的相位差，相互干涉，从而达到消声的目的。

按其通道的结构形式，扩张室消声器可分为单腔式、孔形式、锥形式、带外连接管的双节式、带内连接管的双节式五种基本形式。

2、扩张室消声器消声量的计算

(1)单腔扩张室消声器

如果只考虑扩张室本身的特性，单腔扩张室消声器的传递损失可以采用下式计算：

式中： —扩张室长度，m; —扩张比， ; —扩张室截面积，㎡ ; —进气管截面积，㎡ ; —出气管截面积，㎡ ; —波数， .

多数情况下，扩张室消声器的进、出气口管径是一样的， .消声量表达式为：

图5-2-48给出的是不同 值的单节扩张室消声器传递损失曲线。传递损失是一个周期性函数。当 时，消声量为最大值，此时，上式可写成： 由 和 可以计算出消声器的最大消声频率和通过频率(无衰减)

为了消除某一特定频率的噪声可适当选择扩张室的长度，以使消声器在该频率上有最大消声量。

(2)外连接管双腔扩张室消声器

为了改进扩张室消声器的性能，经常把两节扩张室消声器用一定长度的连接管联结起来。带外连接管的双腔扩张室消声器的传递损失为; (3)内连接管双腔扩张室消声器

内连接管双腔扩张室消声器的传递损失为： (4)孔形扩张室消声器

孔形扩张室消声器的传递损失可按下式计算： (5)锥形式扩张室消声器

在有些情况，不允许使用管道横截面突然收缩和膨胀的消声器，可以使用锥形过渡管室，它的原理和一般扩张室消声器相同。传递损失按图5-2-52计算。

3、扩张室消声器的设计

(1)消声器基本结构的选择

单腔扩张室在实际应用中比较少，为了在较宽的频率范围内有较好的消声效果，通常把多节不同的扩张室消声器用不同长度的插入管串联起来。多节组合的扩张室消声器的传递损失，可以先分别计算各单腔扩张室消声器的传递损失，再进行算术叠加。当然，由于各个扩张室之间存在耦合现象，总的消声量并不等于算术叠加值，但作为定性还可以采用。

通过多节扩张室的串联组合，可以改善整个消声频率特性，同时还可以提高总的消声量。

由于消声器通道截面的突然扩张和收缩，将会增大扩张室消声器的阻力损失，为了改善其空气动力性能，常借助穿孔管将扩张室的插入管连接起来。

在实际应用设计中，有时为了减少体积，把多个扩张室消声器单元，通过串联和并联等方式，合理的组合，满足声学指标和空气动力性能指标。

(2)上、下限截止频率的控制

扩张室消声器的消声量随着扩张比的增大而增加，为获得较大的消声量就要增大扩张比。可以通过两个途径达到目的：一是增加扩张室的截面积，二是缩小进、排气管的口径。而后者将受到流速、压力损失等因素的限制，对于前者也不能无限度地增大。基于平面波理论，当扩张室的横截面积过大时，波长很短的高频声波以窄声束形式从消声器通道中部通过，类似阻性消声器的高频失效频率那样，将导致消声量急剧下降。扩张室消声器的上限截止频率可用下式计算： 式中： ——声速，m/s;D——扩张室直径(对于面积为S的矩形截面 )，m.

扩张室的截面积越大，消声上限截止频率越低，即消声器的有效消声频率范围越窄。因此，扩张比不能盲目地选择太大，要兼顾消声量和消声频率两个方面。