關(guān)于GT-Power的傳遞損失計算分析規(guī)范

1、關(guān)于GT-Power的傳遞損失計算分析規(guī)范一 理論知識傳遞損失定義：聲音經(jīng)過消音元件后聲音能量的衰減，即入射聲功率級和透射聲功率級的差值。傳遞損失用TL（Transmission Loss）表示：式中：聲功率傳遞損失； 消聲器入口和出口的升功率級； W1、W2消聲器入口處和出口處的聲功率，W； p1、p2消聲器入口處和出口處的聲壓，Pa。傳遞損失特點：沒有包括聲源和管道終結(jié)端的聲學(xué)特性，只與自身的結(jié)構(gòu)相關(guān)；在評價單個消聲元件的消聲效果或初步評估系統(tǒng)的消聲性能時，通常用傳遞損失；傳遞損失是評價消聲元件消聲效果最簡單的一種方法。二 計算模塊說明使用GT-Power軟件計算TL需要以下幾個模塊：（1

2、） “EndFlowSpeaker”模塊：從最小頻率到最大頻率的各個聲波疊加，產(chǎn)生一個隨機的白噪聲，作為分析消聲器的聲源?？梢酝ㄟ^對聲源激發(fā)頻率進(jìn)行設(shè)置，以驗證消聲器結(jié)構(gòu)對不同聲波頻率段的通過性。Ø Mean velocity：平均速度，也就是流體流動的情況，一般如果是聲學(xué)測試都在靜態(tài)進(jìn)行，那么設(shè)為0或者很小數(shù)值即可。但是0m/s會導(dǎo)致計算難以收斂，因此設(shè)置為1m/s比較好。Ø Velocity amplitude：推薦為mean velocity的1/5。Ø Temperature：定義流體溫度，可參照實際測量試驗環(huán)境設(shè)置。Ø Composition：

3、定義流體的組成，可參照實際測量試驗環(huán)境設(shè)置。Ø Maximum frequency：定義生成白噪聲源的最大頻率。對GT-Power而言，1000-1200Hz以內(nèi)的計算結(jié)果比較準(zhǔn)確。最大為3150Hz，可根據(jù)計算需要選擇合適的數(shù)值。Ø Driver object（gives base frequency）：定義生成白噪聲源的最小頻率。Rational speed的單位改為Hz，在GT-Power中，默認(rèn)所能計算的最大諧次為500，即maximum frequency/rational speed<=500。對于最大諧次，可通過output setup中other ou

4、tput欄的maximum number of harmonics stored進(jìn)行修改。（2） “pipe”模塊：設(shè)置管路。Ø Diameter：管路內(nèi)徑，其值同與其連接的消聲器管路內(nèi)徑相同。Ø Length：管路長度，設(shè)為100mm。（3） “Sensor”模塊：定義麥克風(fēng)相對于管路的放置位置，進(jìn)口處為0，出口處為1。（4） “AcoustTransloss”模塊：通過4個外置麥克風(fēng)之間的自相關(guān)譜和互相關(guān)譜得到聲功率級之差，計算傳遞損失。具體來講，根據(jù)Chung，J.Y.和D.A. Blaser在1980年9月發(fā)表的“Transfer Function Method o

5、f Measuring In-Duct Acoustic Properties, Part 1 Throry”所介紹的方法，通過把每一個測量點的壓力波動信號分解成向前的入射波河向后的入射波兩部分，根據(jù)聲波傳播的波動方程，分別在系統(tǒng)的兩個位置：一個在消聲元件的上游，一個在消聲元件的下游都進(jìn)行這種分解，這樣就可以求解出上游的入射聲壓和下游的投射聲壓，在根據(jù)自相關(guān)和互相關(guān)譜得到聲功率級之差。上游和下游的兩組麥克風(fēng)必須距離很近，大約距離12離散長度，并且麥克風(fēng)必須與消聲元件的進(jìn)口和出口很近，這樣講摩擦和熱傳遞度傳遞損失的影響降到最低。其原理如下圖所示。圖 傳遞損失模擬計算原理圖Ø Maxim

6、um frequency：傳遞損失分析的最大頻率，要求不大于在“EndFlowSpeaker”模塊中的maiximum frequency項設(shè)置。Ø High frequency filter：推薦選擇24，更多知識可參考Acoustic.pdf中1.3的介紹。Ø Base frequency driver：與在“EndFlowSpeaker”模塊中的Driver object項一致。Ø Distance between upstream microphone：上游兩個麥克風(fēng)的距離，設(shè)為50mm。管子長尾100mm，麥克風(fēng)分別放置在管子的1/4和3/4處，因此，麥

7、克風(fēng)距離為100*（3/4-1/4）=50mm。Ø Distance between downstream microphone：上游兩個麥克風(fēng)的距離，設(shè)為50mm。（5） “EndFlowAnechoic”模塊：使用GT-Power默認(rèn)。三 舉例下面將舉例說明使用GT-Power軟件計算消聲器傳遞損失的過程。1. 消聲器離散在GEM3D中打開消聲器模型，并離散。對消聲器模型截圖保存。消聲器模型截圖大小為800×600，格式采用JPEG（*.jpg;*.jpeg）。截圖時消聲器的擺放位置，采用等測視圖，要求盡可能反應(yīng)清楚所有結(jié)構(gòu)的位置及端面形狀。左端為消聲器進(jìn)口，右端為消聲

8、器出口。2. 生成Subassembly文件在GT-ISE中打開上步生成的離散文件。按Crtl+A鍵，全選。將鼠標(biāo)放到其中任何一個元件上，當(dāng)鼠標(biāo)變成手形后，點擊右鍵，出現(xiàn)下拉菜單，點選Creat Subassembly，則所有元件被創(chuàng)建為一個大的組件，右鍵單擊此模塊，在彈出的下拉菜單處選擇Rename Part，填入名字。 按Delete，刪除進(jìn)出口端的裝配連接模塊（SubAssExternalConn）。拖曳Genaral數(shù)據(jù)庫中的模塊“SubAssembly”下“SubAssInternalConn”到模型管理區(qū)域。 在模型管理區(qū)域中找到上述拖曳過來的“SubAssInternalConn

9、”，將“def”拖曳到模型區(qū)域中，放置在刪除了的“mufPrif13”處，并創(chuàng)建連接。對消聲器出口處，采用同樣的操作。3. 創(chuàng)建管件實體拖曳Flow數(shù)據(jù)庫中的模塊 “EndFlowSpeaker”和模塊“EndFlowAnechoic”下實體“def”到模型中。拖拽Acoustics數(shù)據(jù)庫下的 模塊“AcoustTransLoss”,拖拽Control數(shù)據(jù)庫下的模塊“SensorConn”的實體“def”到模型管理區(qū)域中。雙擊“pipe”， 輸入如下參數(shù)。本例中假設(shè)壁面與外部環(huán)境無熱傳遞，在常溫下計算傳遞損失。雙擊MuffInit，選擇FluidInitialState，定義流體的溫度、壓力及

10、組成分別為294K、1bar和air（空氣，O2占23.3%，N2占76.7%）。 注意：管件的進(jìn)出口內(nèi)徑，其值同消聲器進(jìn)出口端管路內(nèi)徑相同。本例中，消聲器進(jìn)出口端直管的內(nèi)徑為45mm，因此此處管件的進(jìn)出口內(nèi)徑設(shè)為45mm。4. 創(chuàng)建白噪聲源雙擊“EndFlowSpeaker”，輸入如下參數(shù)。一般，為獲得較好的收斂性，Velocity Amplitude為Mean Velocity的1/5比較合適。雙擊base_freq，選擇driver，設(shè)置Rational Speed單位為Hz，其值為2。這樣，運行模型時，將記錄2Hz、4Hz、6Hz1000Hz的傳遞損失結(jié)果。若需Maximum Freq

11、uency設(shè)置為3000，Rational Speed可設(shè)置為10Hz。注意：Maximum Frequency/Rational Speed500。5. 創(chuàng)建傳遞損失計算模型。雙擊“AcoustTransLoss”，輸入如下參數(shù)。注意：此處的Maximum Fraquency不能高于白噪聲源中的頻率。6. 創(chuàng)建麥克風(fēng)模型。雙擊“SensorConn”，定義兩個麥克風(fēng)實體，輸入?yún)?shù)如下圖所示。Normalized Sensor Location for Pipe# Parts定義在管子長度方向上傳感器的位置，管子入口定義為0，出口定義為1。因此，在“AcoustTransLoss”中，Dist

12、ance between Upstream/Downstream Mircophone設(shè)為50mm，Distance=管路長度length*（0.75-0.25）7. 模型的搭建在模型管理器中將每個元件都定義好后，把這些元件按一定的位置進(jìn)行放置，并建立連接。將管路模型與消聲器模型相連接時，需注意消聲器進(jìn)、出口管的選取。此處為上游管路與消聲器相連，所以選擇消聲器進(jìn)口管“mufHs02_1”。注意：1）所有“sensor”接到“pipe”時，彈出窗口都選擇“Pressure(bar)”；2）輸入中的“pres_sens1-01”連接到“Transloss-1”時，選擇“Upstream Sourc

13、e1”，同樣“pres_sens2-01”連接到“Transloss-1”時，選擇“Upstream Source2”；3）輸出中的“pres_sens1-02”連接到“Transloss-1”時，選擇“Downstream Source1”，同樣“pres_sens2-02”連接到“Transloss-1”時，選擇“Downstream Source2”。 8. 設(shè)置輸出雙擊“TransLoss”，按照下圖所示進(jìn)行輸出數(shù)據(jù)的設(shè)定。9. 設(shè)置Run Setup。10. 運行模型，在GT-Post中查看結(jié)果 （1） 修改線型：a) 鼠標(biāo)右鍵選擇“TL”選擇“Properties”，或快捷鍵F3，

14、打開“Properties”對話框。 b) 修改曲線的線型為實線，顏色為紅色，線條粗細(xì)選擇2號線。注：GT默認(rèn)線型為實線，顏色為紅色，線條粗細(xì)為1號線。（2） 修改橫、縱坐標(biāo)：a) 鼠標(biāo)右鍵選擇“Transmission Loss Non Lin”，選擇“Properties”。b) Label設(shè)置：修改Label，*代表消聲器的編號。c) X軸設(shè)置：若計算1000Hz以內(nèi)的傳遞損失，則X軸間距為100Hz；若計算3000Hz以內(nèi)的傳遞損失，則X軸間距為300Hz。d) Y軸設(shè)置：最大值100dB，間距為10dB。其他選項保持默認(rèn)。進(jìn)行上述設(shè)置后，再次查看TL結(jié)果。（3） 曲線輸出：a) 圖片輸出在曲線顯示區(qū)域的左下角右鍵選擇“Transmission Loss Non Lin”，選擇“Save as”，將TL曲線另存為圖片格式，圖片大小800×600，格式選擇TIF（*.tif:*.tiff）。b) 數(shù)據(jù)輸出鼠標(biāo)右鍵選擇“TL”，選擇“View Data”，查看數(shù)據(jù)，X軸為頻率（H