Page 167 - 《应用声学》2022年第6期

第 41 卷 第 6 期 吴睿等： 抑制风噪装置的实验 1013

10 m/s 的气流，实验时结构固定在支架上，与风管 先保持其他条件相同，采用大小分别为 3.6 mm×
出口距离30 cm，如图7所示。采用Audio Precision 2.4 mm×3.1 mm 和 8.33 mm×7.7 mm×4.5 mm 的
5.0声频测量设备，录取传声器拾取到的信号并进行 两种腔体组装成抗风噪结构，进行对比实验。图9实
分析。 验结果表明了大腔体有更好的抑制风噪能力，尤其
在中高频效果更明显。其本质是因为大腔体增大了
声屏障与气流的接触面积。
图 10 展示了不同等效直径的渐变管所构成的
抗风噪结构的效果对比。等效直径定义为d = L/π，

其中 L 为管道中心 (距离入口为管道总长度一半的
位置) 的截面周长。等效直径越小，抗风噪性能越
好。管道越小，管壁黏滞效应会和更多的气流发
生反应，亦会更有效地消耗能量降低流速。图 11
图 7 实验示意图
展示了 3 种不同密度的泡棉，将其装入腔体组成结
Fig. 7 Wind noise experiment setup
构进行实验。对比结果如图 12 所示。泡棉密度越
进行对比实验，抗风噪测试的对象如下：(1) 单
大，抗风噪效果越好。从原理上分析，泡棉密度越
独传声器；(2) 传声器前加一段直管；(3) 传声器前
大，泡棉孔隙率越小，声屏障和气流的接触面积
加抗风噪结构。同一对象录声 5 次，对频谱结果进
行平均处理来减少实验误差。实验结果如图 8所示。 越大。
和单独传声器相比，抗风噪结构能明显减弱传声
器拾取到的风噪，而且频率越高效果越好。在人听 -20
感最明显的频率点 1000 Hz，能抑制 10 dB 左右的 -30
风噪。 -40
ࣨϙ/dB -50
-30 -60
-40
-70
-50 ࠵ᑿʹ
-80 ܸᑿʹ
-60
ࣨϙ/dB -70 -90 10 100 1000
-80
ӭ࿘͜ܦ٨ ᮠဋ/Hz
-90
ᄰኮ+͜ܦ٨
-100 ઈ᮳٪ፇ౞+͜ܦ٨ 图 9 不同大小腔体的抗风噪实验结果
-110
10 100 1000 Fig. 9 Experiment results of different cavities
ᮠဋ/Hz
图 8 对比实验结果
-20
Fig. 8 Results of the comparison experiments
-30
直管结构不仅不会抑制风噪，反而会增大风噪。 -40
虽然直管由于管壁的黏滞效应降低了气流的流速， -50
但是在其出口处截面存在明显的速度梯度，如图 4 ࣨϙ/dB -60
仿真模型中管道出口的速度分布。速度梯度是形成 -70 d=0.8 mm
湍流的重要原因。因此直管出口处湍流剧烈，传声 -80 d=1.2 mm
器采集到的风噪信号不降反增。 -90 10 100 1000
ᮠဋ/Hz
2.2 影响因素
图 10 不同管道直径的抗风噪实验结果
对该抗风噪结构的几个关键因素进行实验分
析。包括腔体大小、管道等效直径和泡棉材质。首 Fig. 10 Experiment results of different tube diameters