專利名稱：一種壓縮機消音器優化設計方法
技術領域：
本發明涉及壓縮機技術領域，具體的說是ー種基于聲學有限元法的壓縮機消音器優化設計方法。
背景技術：
消音器對于降低壓縮機的噪聲有重要的作用。目前，壓縮機用消音器一般采用的抗性消音器，其消音的基本原理是依靠聲波在不同截面管路中的反射進行的。因此，這種類型的消音器對消音頻率具有選擇性，一般是根據壓縮機目標降噪頻率來設計的。但是，由于技術的進步，壓縮機排氣方式和消音器結構的復雜程度越來越高，通過傳統的聲學平面波理論對消音器進行設計的方法就顯得不適用了。在這種情況下，設計目標頻率下消聲性能良好的消音器一般是采用經驗試湊的方法。這種方法效率比較低，而且·會浪費大量的人力物力，増加了壓縮機開發過程的成本。
發明內容
針對以上現有技術的不足與缺陷，本發明的目的在于提供一種壓縮機消音器優化設計方法。本發明的目的是通過采用以下技術方案來實現的一種壓縮機消音器優化設計方法，包括以下步驟a、建立消音器三維模型；b、將該消音器三維模型導入有限元聲學分析模塊進行網格劃分，并設定計算參數，計算出消音器的全場聲壓；C、根據消音器的聲壓值得出消音器的傳遞損失曲線；d、根據消音器的傳遞損失曲線確定消音器的降噪目標頻率與節線面；e、將消音器的排氣ロ位置調整到降噪目標頻率對應的節線面與消音器表面相交的位置。作為本發明的優選技術方案，所述b步驟中所述的計算參數包括流體域、邊界條件、計算的頻率范圍、計算頻率步長。作為本發明的優選技術方案，所述流體域參數為消音器內制冷劑的密度數據和聲速數據。作為本發明的優選技術方案，所述邊界條件參數為消音器的進氣ロ與排氣ロ的壓力數據。作為本發明的優選技術方案，所述c步驟中消音器的傳遞損失曲線是根據消音器的進氣ロ與排氣ロ的聲壓值，按照傳遞損失計算公式TL=20*logl0( I Pin/Pout I)計算得出。作為本發明的優選技術方案，所述d步驟包括以下步驟首先，將消音器的傳遞損失曲線與壓縮機噪音頻譜曲線圖進行比較，確定降噪目標頻率；然后，根據降噪目標頻率將聲壓為0的等值面設定為節線面。與現有技術相比，本發明基于聲學有限元法得到消音器的優化設計方案，與現有的經驗試湊法相比，節約了大量的人力物力，縮短了壓縮機消音器的開發周期，大大降低了壓縮機消音器的開發成本。通過該方法設計的消音器在目標頻率段的消聲量得到了較大的提聞。
圖I為本發明中消音器的三維模型示意圖。圖2為本發明中消音器的傳遞損失曲線圖。圖3為壓縮機噪音頻譜曲線圖。·圖4為本發明中消音器的節線面分布示意圖。圖5為本發明中優化后的消音器的三維模型示意圖。圖6為本發明中消音器優化前與優化后的進氣ロ位置示意圖。圖7為本發明優化后的消音器的傳遞損失曲線圖。
具體實施例方式下面結合附圖與具體實施例對本發明作進ー步說明請參閱圖1，采用三維建模軟件(例如，美國參數技術公司研發的Pro/Engineer軟件或美國solidworks公司研發的Solidworks軟件等)建立消音器三維模型，并保存成iegs格式或stp格式。在本實例中采用Pro/Engineer軟件建立消音器的三維模型，并保存為stp格式。然后，將stp格式的消音器三維模型導入至美國COMSOL Inc公司研發的COMSOLMultiphysics有限元軟件聲學分析模塊進行網格劃分,并設定流體域、邊界條件、計算的頻率范圍、計算頻率步長，計算出消音器的全場聲壓。其中，流體域參數為消音器內制冷劑的密度數據和聲速數據；邊界條件參數為消音器的進氣ロ與排氣ロ的壓カ數據。本實施例中制冷劑的密度設定為31. 15kg/m3，聲速設定為177m/s ;邊界條件為進氣ロ設置為值IPa的壓カ邊界條件，排氣ロ處設置為無反射邊界條件，計算頻率范圍設置為10HZ-5000HZ，計算頻率步長設置為20Hz。根據消音器進氣ロ與排氣ロ的聲壓值，在本實施中進氣ロ聲壓表示為Pin，排氣ロ聲壓表示為Pout,按照傳遞損失計算公式TL=20*log 10 (I Pin/Pout I)進行計算得出如圖2所示的消音器的傳遞損失曲線圖。將消音器的傳遞損失曲線圖與圖3所示的壓縮機噪音頻譜曲線圖進行比較，發現在2400Hz處，壓縮機的噪聲聲壓級較大，而消音器在此頻率處的消聲量只有20dB左右，消聲量比較小；因此，可確定2410Hz為降噪目標頻率，然后根據2410Hz的降噪目標頻率，設置顯示聲壓為0的等值面，并將此曲面設置為黒色，即可得到如圖4所示的降噪目標頻率(2410Hz)下的四處節線面1、2、3、4的分布位置。根據得到的節線面分布，將消音器的排氣ロ位置任意的調整到降噪目標頻率對應的四個節線面1、2、3、4中任意ー處與消音器表面相交的位置，即可大大提高目標頻率段的消聲量。在本實施例中，選擇將消音器的排氣口 5移動到節線面I與消音器上蓋表面相交處，得到如圖5與圖6所示的經過優化設計的消音器，其中排氣口 5為原有的消音器排氣口，排氣口 6為經優化設計后，重新設計的排氣口。重新計算出優化設計后的消音器的傳遞損失曲線圖如圖7所示，可以看出在2410Hz頻率段的消聲量從20dB左右提高到了 65dB，與原有設計相比大大提高了目標頻率段的消聲性能。以上所述僅為本發明的較佳實施例，并非用來限定本發明的實施范圍；凡是依本發明所作的等效變化與修改，都被本發明權利要求書的范圍所覆蓋。·
權利要求
1.一種壓縮機消音器優化設計方法，其特征在于，包括以下步驟 a、建立消音器三維模型； b、將該消音器三維模型導入有限元聲學分析模塊進行網格劃分，并設定計算參數，計算出消音器的全場聲壓； C、根據消音器的聲壓值得出消音器的傳遞損失曲線； d、根據消音器的傳遞損失曲線確定消音器的降噪目標頻率與節線面； e、將消音器的排氣口位置調整到降噪目標頻率對應的節線面與消音器表面相交的位置。
2.根據權利要求I所述的一種壓縮機消音器優化設計方法，其特征在于所述b步驟中所述的計算參數包括流體域、邊界條件、計算的頻率范圍、計算頻率步長。
3.根據權利要求2所述的一種壓縮機消音器優化設計方法，其特征在于所述流體域參數為消音器內制冷劑的密度數據和聲速數據。
4.根據權利要求2所述的一種壓縮機消音器優化設計方法，其特征在于所述邊界條 件參數為消音器的進氣口與排氣口的壓力數據。
5.根據權利要求I所述的一種壓縮機消音器優化設計方法，其特征在于所述c步驟中消音器的傳遞損失曲線是根據消音器的進氣口與排氣口的聲壓值，按照傳遞損失計算公式TL=20*logl0 (I Pin/Pout I)計算得出。
6.根據權利要求I所述的一種壓縮機消音器優化設計方法，其特征在于所述d步驟包括以下步驟 首先，將消音器的傳遞損失曲線與壓縮機噪音頻譜曲線圖進行比較，確定降噪目標頻率； 然后，根據降噪目標頻率將聲壓為0的等值面設定為節線面。
全文摘要
本發明提供一種壓縮機消音器優化設計方法，包括以下步驟建立消音器三維模型；將該消音器三維模型導入有限元聲學分析模塊進行網格劃分，并設定計算參數，計算出消音器的全場聲壓；根據消音器的聲壓值，得出消音器的傳遞損失曲線；根據消音器的傳遞損失曲線確定消音器的降噪目標頻率與節線面；將消音器的排氣口位置調整到降噪目標頻率對應的節線面與消音器表面相交的位置。本發明縮短了壓縮機消音器的開發周期，大大降低了壓縮機消音器的開發成本。通過該方法設計的消音器在目標頻率段的消聲量得到了較大的提高。
文檔編號G06F17/50GK102789518SQ201210201660
公開日2012年11月21日 申請日期2012年6月18日 優先權日2012年6月18日
發明者李云, 林力, 沈慧, 謝利昌, 陳澎鈺 申請人:珠海凌達壓縮機有限公司, 珠海格力電器股份有限公司