Page 161 - 《应用声学》2021年第1期

第 40 卷 第 1 期 孙中政等： 三通管路的管壁声传递损失测试方法 157

身的声透射和辐射特性，是一种有效的评价方法。
0 引言
对于目前越来越多的双涡轮或单涡轮双涡管系统
汽车轻量化是当前工程师不断努力的方向，作 的汽车进气系统，则需考虑三通管路的管壁声传递
为汽车动力总成的重要组成部分的汽车进气管道， 损失，单输入单输出传损测试方法不再适用。本文
以塑料替代金属后，通常可以减重 30% 以上，从而 针对某双涡轮增压器进气管道，结合管道内声波传
促进节能减排；如以全制造周期来看，总成本可降 导特性和空间声场特性，开发了多通管路的管道管
低 20%。在实际应用开发中，聚己二酰己二胺 (尼 壁传递损失测试，准确评价不同频率下塑料和金属
龙66) 塑料材料能够满足连接涡轮增压器的进气管 管道的声学性能。在管道内基于平面波测试，管道
道所需的在汽车使用寿命周期内的耐油、耐高温 外采用自由场测试，再通过计算得到管路管壁的声
以及疲劳耐久等机械性能要求，因此涡轮增压进 传递损失。三通管道传递损失测试方法能够准确
气管道通常采用尼龙 66 代替金属管道。但是在以 辨识出不同频率下各段管道通过管壁透射和辐射
塑料代替金属的轻量化过程中，汽车进气系统存 的声学特性，找到管道隔声的薄弱环节。再结合近
在由发动机、涡轮增压器和废弃再循环装置带来 场声全息和远场波束形成的方法进行声源识别，找
的噪声问题。通常情况下进气系统噪声以进气口 到不同频率下的主要噪声来源，分析噪声的产生
噪声为主，介入消声器是降低进气口噪声的常用方 原因。
法之一。然而涡轮增压器的连接管路在消声器前 无论管道内的声场分解方法，还是自由场测试
端，靠近噪声源，因此无法通过消声器降低该段管 的近场全息，以及波束形成方法，均是基于波动方
路内的噪声，特别是一些典型的运行工况，如急加 程或者频率域的赫姆霍兹方程，根据不同边界条件
速等，会在一定频率范围内产生以该段进气管路的 和格林函数进行源识别或者特性分析，都有大量文

辐射声和透射声为主的管外噪声。由于塑料相对于 献做了相关研究。管道内基于平面波的入射反射
金属密度低，所以塑料进气管路更容易产生这类噪 声研究，是最基本的方法 [2] ，对于高次波分解的方
声问题。一般来说，这类涡轮增压器连接管路辐射 法，亦有许多方法 [3−6] ，主要有直接法 [7] 、空间傅
或者透射的噪声与管路设计和管壁的隔声性能密 里叶法 [8] 、压缩感知法 [9] 等。直接法存在计算精度
切相关，需要通过实验准确评价涡轮增压器连接管 的问题；空间傅里叶法利用轴向和周向正交性进行
道的自身声学性能，辨识并分析出这类噪声产生的 分解，需要满足奈奎斯特采样定理，使用的传感器
根源。 数量非常多；压缩感知法对于某几类声模态主导的
发动机台架实验和整车实验是常用的噪声测 方法是非常好的，但是如果各声模态能量接近，则
试方式。但是这两种实验成本偏高、准备周期长，而 并无优势。近场全息也有许多方法，正则化的空间
且企业中发动机台架和整车的实验资源紧张，仅仅 傅里叶法 [10] 、等效源法 [11] 、统计最优的局部全息
对于涡轮增压器连接管道的声学性能来组织这种 法 [12] 、基于球谐函数法 [13] 等。空间傅里叶变换法
实验测试往往开发效率偏低，且浪费实验资源。因 存在逆变换的求解精度问题；点源的等效源法可以
此，需要找到一种不依靠发动机系统就能够准确评 通过控制源到边界的距离保证解的唯一性和准确
价管道辐射声的实验室测试方法。现有的实验室测 性；统计最优局部全息法不需要测量面包含源面，但
试方法通常是在测试管道内外分别放置一个扬声 会产生相似声源错误空间定位；球谐函数法使用了
器，取一定时间内的噪声谱进行分析判断，但是这 球源的正交性，是一类精准方法，只是计算复杂度
种方法的测量结果与测试系统有关，不能准确得到 高，基于正交球谐函数的等效源法对于复杂边界的
管道管壁本身的噪声辐射能力 [1] 。一般情况下，声 求解也较困难。远场波束形成也有较多方法，波束
传递损失是评价管道本身声学性能的客观指标，与 阵列需要考虑稳健性、增益性、主旁瓣特性等，主要
测试系统无关，因此可以用来评价管道管壁的声学 分阵元域、频域和模态域。常用的基础方法是延迟
性能。对于单输入单输出的管壁声传递损失测试方 求和波束形成，一类常用的较高精度方法是反卷积
法，文献 [1] 中做了详细阐述，并与其他方法进行对 法，如反卷积声源成像(Deconvolution approach for
比，表明了传递损失测试方法能够反映管道管壁自 the mapping of acoustic sources, DAMAS) [14] ，还