Влияние длины периметра круглых отверстий перфорации на звукоизолирующие свойства листового материала и газодинамическое сопротивление

Введение (постановка задачи и актуальность). Ввиду ограниченного количества сведений о зависимости геометрических показателей перфорированных пластин и влиянии их характеристик на степень заглушения при пропускании звуковых волн, а также на сопротивление газовому потоку, которые востребованы при проектировании элементов глушителей шума систем газообмена двигателей внутреннего сгорания, возникает необходимость изучения данного вопроса и определения этих взаимосвязей.
Цель исследования – выявление зависимости показателей способности к звукоизоляции и газодинамического сопротивления и длины периметра различного количества круглых отверстий на заданной площади поверхности листового материала, имеющих одинаковый коэффициент перфорации (равную суммарную площадь отверстий).
Методология и методы исследования. Проведены экспериментальные исследования на лабораторных установках Испытательного центра продукции автомобилестроения ФГУП «НАМИ» различных образцов пластин с вариантами перфорации, а также моделирование акустических и газодинамических характеристик в программной среде расчётных комплексов COMSOL Multiphysics и ANSYS.
Результаты и научная новизна. Представлены измеренные показатели потери передачи звука на «Холодной безмоторной установке» и противодавления на «Стенде для испытаний воздушных фильтров» перфорированных пластин в сравнении с расчётными значениями. Выявлено, что имеется выраженная зависимость указанных свойств от суммарной длины периметра круглых отверстий перфорации различного диаметра.
Практическая значимость. Анализ полученных результатов позволил сделать выводы, что способ определения звукоизоляционных свойств перфорированных структур в импедансной трубе с нормальным падением звуковых волн имеет некоторые ограничения своего применения и требует дальнейших исследований с другими параметрами акустической среды.

1. Соколов В.И. Основы расчёта и конструирования машин и аппаратов пищевых производств: Учебник для втузов по специальности «Машины и аппараты пищевых производств». – М.: Машиностроение, 1983. – 447 с.

2. КНАУФ-Акустика: новое решение в области звукоизоляции помещений // Сухие строительные смеси. – 2011. – № 3 (23). – С. 10.

3. ГОСТ 23499–79. Материалы и изделия строительные звукопоглощающие и звукоизоляционные. Классификация и общие технические требования. – Введ. 1979–07–01. – М.: Издательство стандартов, 1979. – 6 с.

4. Фесина М.И., Краснов А.В., Горина Л.Н., Паньков Л.А. Автомобильные акустические материалы. Проектирование низкошумных конструкций автотранспортных средств: монография. В 2 ч. – Тольятти: ТГУ, 2010. – Ч. 1. – 304 с., Ч. 2. – 352 с.

5. Winterbone D.E., Pearson R.J. Design techniques for engine manifolds: wave action methods for IC engines. – London: Professional Engineering, 1999. – 364 p.

6. Munjal M.L., Krishnan S., Reddy M.M. Flowacoustic performance of perforated element mufflers with application to design // Noise Control Engineering Journal. – 1993. – No. 40 (1). – P. 159–167.

7. Иванов Н.И. Инженерная акустика. Теория и практика борьбы с шумом: учебник. – М.: Университетская книга, Логос, 2008. – 424 с.

8. Надарейшвили Г.Г. Методы разработки систем последующей обработки отработавших газов: монография. – М.: ФГУП «НАМИ», Издательство «ТрансЛит», 2020. – 192 с.

9. Onorati A. A white noise approach for rapid gas dynamic modelling of engine silencers / Transactions of Third IMechE International Conference on Computers in reciprocating engines and gas turbines. – London, 1996.

10. ISO 10534-2:2023. Acoustics – Determination of acoustic properties in impedance tubes – Part 2: Twomicrophone technique for normal sound absorption coefficient and normal surface impedance.

11. Панчишный В.И., Воробьёв И.Ю. Газодинамическое сопротивление фильтрующего элемента в системах очистки отработавших газов дизелей // Труды НАМИ. – 2017. – № 3 (270). – С. 32–43.

12. Kierkegaarda A., Boij S. A frequency domain linearized Navier–Stokes equations approach to acoustic propagation in flow ducts with sharp edges // JASA Express Letters. J. Acoust. Soc. Am. – 2010. – V. 127. – No. 2. – P. 710–719. DOI: 10.1121/1.3273899.

13. ISO 10140-2:2021. Acoustics – Laboratory mea surement of sound insulation of building elements – Part 2: Measurement of airborne sound insulation.

14. SAE J1400. Surface vehicle recommended practice. Laboratory measurement of the airborne sound barrier performance of flat materials and assemblies.

15. ASTM E 90-09 (2016). Standard test method for laboratory measurement of airborne sound transmission loss of building partitions and elements.