本书为系统介绍消声器声学理论与设计的专业著作。全书共10章，第1章简要介绍消声器设计所需要的声学与噪声分析基础知识，第2章介绍管道中的声传播理论，第3章介绍管道消声系统的数学表述方法以及相关问题的表述与求解方法，第4～8章详细介绍消声器声学性能计算的一维平面波理论、三维解析方法、有限元法、边界元法和时域方法，第9章介绍消声器声学性能测量方法以及吸声材料、声源阻抗和管口反射系数的测量方法，第10章讨论消声器的典型应用及其设计。
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前言
第1章 声学与噪声分析基础知识 1
1.1 基本声学参量 1
1.2 理想气体中的声波方程 2
1.3 声场中的能量关系 4
1.4 声级 6
1.5 频谱分析 7
1.6 计权声级 9
1.7 声级的合成与分解 11
参考文献 13
第2章 管道中的声传播 14
2.1 静态介质中的平面波 14
2.2 静态介质中的三维波 15
2.2.1 矩形管道 15
2.2.2 圆形管道 18
2.2.3 环形管道 23
2.2.4 任意形状等截而管道 25
2.3 运动介质中的平面波 26
2.4 运动介质中的三维波 27
2.4.1矩形管道 28
2.4.2 圆形管道 29
2.4.3 环形管道 31
2.4.4 任意形状等截面管道 31
2.5 本章小结 32
参考文献 32
第3章 管道消声系统 33
3.1 管道消声系统的表述方法 33
3.2 消声器声学性能评价指标 34
3.2.1 插入损失 34
3.2.2 传递损失 36
3.2.3 减噪量 37
3.3 管道及消声器的四极参数 38
3.3.1 四极参数的计算方法 38
3.3.2 低马赫数流的影响 39
3.4 管口的辐射阻抗 41
3.4.1 无流时的反射系数 42
3.4.2 有流时的反射系数 42
3.5 噪声源的声阻抗 45
3.6 吸声材料 47
3.6.1 特征参数 47
3.6.2 修正的声波方程 48
3.6.3 吸声材料声学特性的表述方法 50
3.7 穿孔元件 51
3.7.1 无流时穿孔声阻抗 52
3.7.2 有流时穿孔声阻抗 54
3.7.3 有吸声材料贴附时穿孔声阻抗 56
3.8本章小结 56
参考文献 57
第4章 平面波理论 61
4.1 传递矩阵法 61
4.2 管道单元 63
4.2.1 等截面管道 63
4.2.2 锥形管道 64
4.3 面积不连续单元 66
4.3.1 截面突变单元 66
4.3.2 侧支管道单元 67
4.3.3 端部修正 68
4.4 抗性消声器 70
4.4.1 膨胀腔 70
4.4.2 同流腔 73
4.4.3 侧支共振器 74
4.4.4 亥姆霍兹共振器 75
4.4.5 下涉式消声器 76
4.5 穿孔管抗性消声器 78
4.5.1 直通穿孔管消声器 79
4.5.2 阻流式穿孔管消声器 83
4.5.3 三通穿孔管消声器 86
4.5.4 具有端部共振器的三通穿孔管消声器 90
4.6 直通穿孔管阻性消声器 93
4.7 催化转化器 97
4.8 计算实例与分析 99
4.9 本章小结 104
参考文献 105
第5章 三维解析方法 108
5.1 模态展开法 108
5.2 配点法 112
5.3 模态匹配法 115
5.3.1 圆形膨胀腔 116
5.3.2 外插进口的圆形同轴膨胀腔 122
5.3.3 直通穿孔管阻性消声器 125
5.4 数值模态匹配法 129
5.4.1 外插进出口非同轴膨胀腔 129
5.4.2 任意形状直通穿孔管阻性消声器 131
5.5 端部修正的计算 136
5.5.1 网孔的端部修正 136
5.5.2 管道的端部修正 139
5.6 计算实例与分析 141
5.7 本章小结 147
参考文献 148
第6章 有限元法 152
6.1 离散化 152
6.2 单元与形函数 153
6.2.1 维单元 153
6.2.2 二维单元 154
6.2.3 三维单元 156
6.3 有限元方程的建立 158
6.3.1 基丁哈密顿原理的变分法 158
6.3.2 伽辽金加权余量法 160
6.4 单元矩阵的计算 161
6.5 轴对称有限元法 163
6.6 穿孔消声器有限元方程 166
6.7 阻性消声器有限元方程 167
6.8 伴流声场计算的有限元法 169
6.9 四极参数和传递损失计算 175
6.10 计算实例与分析 176
6.11 本章小结 184
参考文献 184
第7章 边界元法 188
7.1 边界积分方程的建立 188
7.2 边界积分方程的离散化 190
7.3 影响系数的计算 192
7.3.1 采用四边形等参数单元时的影响系数 192
7.3.2 采用三角形等参数单元时的影响系数 196
7.3.3 棱边和角点的处理 198
7.3.4 对称性的利用 199
7.4 轴对称边界元法 200
7.4.1 轴对称边界积分方程及其离散化 201
7.4.2 影响系数的计算 202
7.4.3 角点的处理 206
7.5 子结构边界元法 206
7.5.1 区域划分法 206
7.5.2 阻抗矩阵综合法 207
7.6 穿孔消声器计算的边界元法 210
7.7 阻性消声器计算的边界元法 211
7.8 四极参数和传递损失计算 212
7.9 管口声辐射问题的计算 213
7.9.1 管口声辐射特性的表述 213
7.9.2 耦合边界元法 213
7.10 计算实例与分析 215
7.11 本章小结 220
参考文献 222
第8章 时域方法 225
8.1 流体动力学控制方程 225
8.2 计算流体动力学求解方法 227
8.3 湍流数值模拟与湍流模型 231
8.4 基于脉冲法的传递损失计算 235
8.4.1 基本原理 235
8.4.2 无流条件下传递损失的计算 237
8.4.3 有流条件下传递损失的计算 243
8.4.4 计算实例与分析 249
8.5 基于声波分解法的传递损失计算 255
8.5.1 基本原理 255
8.5.2 计算方法和边界条件设置 255
8.5.3 传递损失的计算 257
8.6 本章小结 260
参考文献 260
第9章 声学测量 263
9.1 消声器插入损失测量 263
9.2 消声器传递损失测量 265
9.2.1 脉冲法 265
9.2.2 声波分解法 265
9.2.3 两声源法 266
9.2.4 两负载法 268
9.3 吸声材料表面声阻抗测量 272
9.4 吸声材料复阻抗和复波数测量 274
9.4.1 两腔法 274
9.4.2 两声源法 275
9.5 声源阻抗测量 277
9.5.1 直接测量方法 277
9.5.2 间接测量方法 279
9.6 管口反射系数测量 283
9.7 本章小结 285
参考文献 285
第10章 消声器应用与设计 289
10.1 消声器设计要求 289
10.2 汽车进气系统噪声及其控制 291
10.2.1 进气系统概述 291
10.2.2 进气系统噪声 291
10.2.3 进气系统声学设计 292
10.3 汽车排气系统噪声及其控制 294
10.3.1 排气系统概述 294
10.3.2 排气系统噪声 295
10.3.3 排气消声器结构形式 296
10.3.4 排气系统声学设计 303
10.4 柴油机进气和排气消声器 306
10.4.1 进气消声器 306
10.4.2 排气消声器 307
10.4.3 火星熄灭消声器 310
10.4.4 排气净化消声器 310
10.4.5 排气冷却消声器 312
10.5 燃气轮机进气和排气消声器 314
10.6 鼓风机进气和排气消声器 315
10.7 本章小结 318
参考文献 318
附录A 贝塞尔函数及其属性 320
附录B 气体的物性参数 322
附录C 单位转换 323
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