НАУКА и ОБРАЗОВАНИЕ

Файл статьи: SE-BMSTU...o231.pdf (1262.00Кб)

УДК 534.231

Россия,  МГТУ им. Н.Э. Баумана

В данной работе на основе акустических расчетов исследуется  влияние геометрии резонатора Гельмгольца на его собственную частоту. Акустические расчеты  проводились методом  конечных элементов. Сначала в программе ANSYS создавалась геометрия модели резонатора с помощью конечных элементов определенного размера и формы. При этом использовалось неравномерным разбиение модели на конечные элементы, которое было более подробным  в окрестности  горла резонатора. Затем полученная конфигурация импортировалась в программу SYSNOISE для проведения акустических расчетов. По результатам расчетов определялась собственная частоты резонатора и выявлялись зависимости этой частоты от геометрических особенностей резонатора и канала, в котором он расположен.
В работе  были рассмотрены концентрические резонаторы Гельмгольца в каналах круглого и квадратного сечений, когда горлом резонатора являлось отверстие на стенке канала. Затем для канала квадратного поперечного сечения были рассмотрены две модели резонатора Гельмгольца с различным его расположением. В первой модели резонатор располагался на боковой стенке канала, а во второй резонатор являлся концентрическим. Также для концентрического резонатора была исследована зависимость присоединенной длины горла резонатора от диаметра камеры. Проведенные исследования позволили установить, что форма камеры резонатора оказывает меньшее влияние на собственную частоту резонатора, чем геометрия его горла. Основным параметром, определяющим  собственную частоту резонаторов Гельмгольца с одинаковыми геометрическими параметрами, является присоединенная длина горла резонатора.  В свою очередь присоединенная длина горла резонатора определяется главным образом  отношением диаметра горла резонатора к диаметру канала. Полученные результаты позволяют повысить точность оценки собственной частоты резонаторов Гельмгольца и тем самым дают возможность  улучшить качество их акустического проектирования.

1. Ingard U. On the theory and design of acoustic resonators // The Journal of the Acoustical Society of America. 1953. Vol. 25, no. 6. P. 1037 - 1061. DOI: 10.1121/1.1907235
2. Kinsler L.E., Frey A.R. Fundamentals of acoustics. New York: Wiley, 1962. 524 p.
3. Комкин А.И., Миронов М.А., Юдин С.И. О присоединенной длине отверстий // Акустический журнал. 2012. Т. 58, № 6 . С. 677-682.
4. Комкин А.И., Миронов М.А., Юдин С.И. Собственная частота резонатора Гельмгольца на стенке прямоугольного канала // Акустический журнал. 2014. Т. 60, № 2. С. 145-151.
5. Ji Z . L . Acoustic length correction of closed cylindrical side - branched tube // Journal of Sound and Vibration . 2005. Vol. 283 , no. 3 . P . 1 180-1186. DOI: 10.1016/j.jsv.2004.06.044
6. Alster M. Improved calculation of resonant frequencies of Helmholtz resonator // Journal of Sound and Vibration. 1972. Vol. 24, no. 1. P. 63-85. DOI: 10.1016/0022-460X(72)90123-X
7. Tang P.K., Sirignano W.A. Theory of a generalized Helmholtz resonator // Journal of Sound and Vibration. 1973. Vol. 26, no. 2. P. 247-262. DOI:10.1016/S0022-460X(73)80234-2
8. Panton R.L., Miller J.M. Resonant frequencies of cylindrical Helmholtz resonators // The Journal of the Acoustical Society of America. 1975. Vol.57, no. 6, pt.2. P. 1533-1535. DOI: 10.1121/1.380596
9. Chanaud R.C. Effect of geometry on the resonance frequency of Helmholtz resonators // Journal of Sound and Vibration. 1994. Vol. 178, no. 3. P. 337-348. DOI: 10.1006/jsvi.1994.1490
10. Dickey N.S., Selament A. Helmholtz resonators: one-dimensional limit for small cavity length-to-diameter ratios // Journal of Sound and Vibration. 1996. Vol. 195, no. 3. P. 512-517. DOI:10.1006/jsvi.1996.0440
11. Chanaud R.C. Effect of geometry on the resonance frequency of Helmholtz resonators, part II // Journal of Sound and Vibration. 1997. Vol. 204, no. 5. P. 829-834. DOI:10.1006/jsvi.1997.0969
12. Selamet A., Radavich P.M. Circular concentric Helmholtz resonators // The Journal of the Acoustical Society of America. 1997. Vol . 101, no . 1. P . 41-5 1. DOI: 10.1121/1.417986
13. Лапин А.Д. Сечения рассеяния и поглощения резонатора Гельмгольца в многомодовом волноводе // Акустический журнал. 1999. Т. 45, № 3. С. 376 - 379.
14. Selamet A., Ji Z.L. Circular asymmetric Helmholtz resonators // The Journal of the Acoustical Society of America. 2000. Vol. 107, no. 5, pt. 1. P. 2360-2369. DOI: 10.1121/1.428622
15. Selamet A., Lee I.-J. Helmholtz resonator with extended neck // The Journal of the Acoustical Society of America. 2003. Vol. 113, no. 4, pt. 1. P. 1975-1985. DOI: 10.1121/1.1558379
16. Selamet A., Xu M.B., Lee I.-J., Huff N.T. Helmholtz resonator lined with absorbing material // The Journal of the Acoustical Society of America. 2005. Vol. 117, no. 2. P. 725-733. DOI: 10.1121/1.1841571
17. Ingard U. Noise reduction analysis. Sudbury, Massachusetts: Jones and Bartlett Publishers, 2010. 452 p.