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降噪消声器的优化设计

本文结 合田口正交实验法和分数阶乘设计法提出了改善排气系统消声器降噪能力的一种优化设计方案。由Oh, Lee 和 Lee在1996年开发的性能测试软件被作为一种测量工具运用于消声器性能分析。在设计的最初阶段，现行消声器系统的每个部件的长度和半径都被选作对照因素。然后在 正交表数组中提取有效的主要因素。在第二个设计阶段，分数阶乘设计考虑到相互作用，而 正交表可以不予考虑。对于优化设计， 正交表考虑到主要因素和相互作用之间的影响，同时为了高效的设计分析一些噪声因素如温度，背景噪声和湿度等。
关键词：消声器，田口正交实验法，分数阶乘设计，更大更好的特性，正交数组表
1. 引言
随着生活水平的不断提高，人们更关心他们周围环境中的噪声，特别是来自汽车的噪声如客车，拖拉机等。特别是汽车排气噪声被认为是环境噪声的主要来源，并增加人们的疲劳度。也就是说噪声使工作条件恶化，所以降低汽车排气噪声成为主要的研究课题之一。
然而吸入式排气消声器的生产制造公司只是通过简单的反复实验来降低噪声，而不是运用系统的理论分析。在这篇文献里，许多设计技术采用理论分析，这些应用和分析主要基于波动方程的传递矩阵法如saharabudhe等。Craggs在1976年Munjal在1987年分别编写了有限元法和边界元法等声学理论。事实上这些理论和方法早在1975年就被Young和 Crocker用来预测传声损失。这些理论是可靠的分析，但是在第一个发展阶段无效，因为它们需要太多的财力和时间去执行。此外，当设计变量改变时建模和分析需要重复的执行。因此，对于消声器系统降噪，我们需要的是成本低，费力小的高效的设计方法。近来，被广泛的应用于工业和许多研究中的田口实验法被提到例如在1989年的bendell等人，1988年的Mishima,，1994年的Park 等人，1999年的Wang 等人，1999年的Ki等人。据了解，田口法（1991年，1991年b，1991 c），能很好的解决实际问题，它的长处在于它是利用正交阵列并且能减少实验次数以得到最佳条件（1999年黄禹锡等人，和1995李等人）。然而田口法也有问题，比如在每个控制因素之间的组合的相互作用不匹配。
因此，为了取得更好的分析效果，我们首先采用田口法，作为初步实验，找出其显著的主要因素。然后，我们采用分数阶乘设计法检查所有因数的组合的相互作用，这是一种传统的设计对这些试验比如（See Cochran与Cox于1957年和Gunst与Hess于1989年）。也就是说分数阶乘设计法所用到的主要参数是通过初步试验得到的。最后，田口法应用主要参数和交互作用，通过把它们当成对照参数，同时这些噪声因素也被考虑进去。