Comsol 低频宽带排气消声器
1、亥姆霍兹共振消声器设计原理
当前的降噪工程技术中，起到决定性作用的声学材料，其声学性能已经逐渐无法满足越来越多样化的工程场景和越来越高的性能需求，受制于传统材料的物理原理，尤其缺乏可面向低频波段工作、厚度较小且轻量化的材料。而亥姆霍兹共鸣腔（HR）作为一种经典的共鸣腔结构，研究人员在结构上进行了多种优化以适应不同的应用场景，尤其是对于低频段吸声的结构优化， HR的自由度高，设计性强，便于结合其他吸声材料增大实用价值。HR对特定频率的噪声吸声效果较好，当并联多个HR，可以实现宽频的消声效果，相对于微穿孔管消声器、四分之一波长管、内插管消声器，HR的消声频率更低，低频消声效果更好。
2、搭建消声器模型
根据理论支撑建立下图所示HR腔阵列的消声器模型，该消声器具有96个亥姆霍兹共振腔，谐振腔体截面为扇形，亥姆霍兹共振腔的颈部为圆形插入管。消声器外径为296mm，内径为156mm，即为内部空气流道直径，总长为520mm。
（a）消声器整体结构模型 （b）消声器整体结构透视图
3、低频宽带消声器传递损失仿真
频域设置如下图所示，频率计算步长为1/6倍频程。
结构尺寸建立了图1所示低频宽带消声器模型，消声器一端为入口，另一端为出口。消声器两端的传递损失仿真结果如图所示。
传递损失曲线
仿真结果显示消声器在190Hz-510Hz频率范围内的消声量均达到了20dB以上，平均消声量为25dB，满足设计要求。并对传递损失曲线中频率f=200Hz、300Hz、400Hz、500Hz四个点进行采样，得到下图声压级云图及声压云图。
（a）频率f=200Hz
（b）频率f=300Hz
（c）频率f=400Hz
（d）频率f=500Hz
声压级云图及声压云图
仿真云图结果显示了：不同的亥姆霍兹共振腔可用于不同频率的消声，96个不同尺寸的共振腔共同发挥共振效应，吸收管道中传播的噪声，最终达到了低频宽带的消声效果，实现了在190Hz-510Hz频率范围内的连续、高效的消声。