标准流阻与比较法流阻测量

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④第 3期

1 9年 6月 96

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标准流阻与比较法流阻测量殷业赵松龄钟祥璋(同济文学声学研究所 )

摘

要

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阻测量的精度一方面依赖于流阻仪本身的系统精度，一方面决定于利用标准流阻对仪器的技准=者另作对各种可能的标准流阻材料进行了分析研究，后确定使用玻璃管作标准流阻较为适宜，最玻璃管标准流阻既有足路的精度又容易获得和制作。本文对平行玻璃管模型的流阻进行了理论分析和实验测量，果结表明实验和理论相当吻音。并利用标准流阻创造了一种新的流阻树量方法：比较法流阻测量。设计和制

A阻量吸材产质的时控供一新方，优是便捷经。噶测为声料品量即监提了种的法它点：、、流的简快济

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在厅堂音质设计和噪声治理工程中，孔多吸声材料的应用非常广泛。研究和改进多孔吸声材料的声学性质具有很重要的意义和实用价值。 多孔吸声材料的声学性质由许多物理量决定，些物理量可以分成两类：类是描述材料这一宏观结构和性质的物理量，材料的厚度和容如重；一类是描述材料微观结构和性质的物理另量，材料的流阻、隙率、构因子、均孔如孔结平

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图 1玻璃纤维板流阻与最大吸声系数之间的关系

径、纤维直径等。工程技术上表示材料的吸声性质主要用于材料的垂直人射吸声系数和无规人射吸声系数，直人射吸声系数和无规人射吸垂声系数与材料微观结构和性质有密切的关系。 现在吸声材料生产厂家，用的控制产品质量常和研制新产品的手段仍是一种测试优选法。这

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种方法在制作产品试样时只凭主观意

念或经验，如何控制产品生产工艺中能够控制的参对量(如孔隙率、平均孔径、纤维直径等 )缺乏应有的理论指导。另一方面一般吸声材料生产厂家都不具备较昂贵的吸声系数测试设备，以对所材料吸声性能的监控只能是长周期的测试优选法。流阻测量为吸声材料产品质量的即时监控

图 2硬质筋络多孔吸声材料流阻与最大吸声系数关系曲线

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标准流阻与比较法流阻测量

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提供了一种新的方法，这种方法有许多优点： 1 .吸声材料流阻与多孔吸声材料的最佳吸声段有直接的对应关系，图 1 3r。见~ _

切的关系。反应到物理量上就是与材料的流阻有关。关于流阻的定义、称及单位各种文章、名书籍中不尽一致。为了便于有统一的标准和不至于引起混乱，文拟采用美国国家标准 C 5 2论 2 8 0的规定 1 .流阻的定义定义 l流阻为材料两端的压强差与流过：

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材料的气流的线速度之比，即r一V

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式中 r表示流阻，表示压强差， P P—P一， 见图 4 v表示气流的线速度。,口 ——— — - - - - - - _ -—— -— -———— . — -—— -—— -— - - - - r- - - -—: - .—— . .——一

流阻 r的单位为 P sm( sm。,/ N/ )流阻在美国国家标准中的英文名为：p cf i. seicar i图 3硬质筋络多孔吸声材料流阻与减噪系数 NRC关系曲线

f w eitne l rssa c。测量流阻时 v应足够小， r o使为一定值。

2 .流阻测试比吸声系数测试 (特别是混响

吸声系数测试 )简便、快捷，而且不需要昂贵的测试设备 (如请同济大学声学所帮助组装全套设备只需 5干元人民币左右，并提供全套的测试计算软件 )运用流阻测试设备，吸声材料，在的生产过程中首先对材料的流阻进行监测，对保证产品的质量，高产品生产的科学化管理提水平，着重大的意义。有

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图 4流阻定义示意固

3 .日本等

国已经有了这种监控的标准，实践证明流阻监控简便、用、行。实可 4 .流阻测量为吸声材料的理论分析提供了实验数据，可为我国流阻标准的制订打下并基础

定义 2单位面积流阻是材料两端的压强：差与流过材料的气体流量之比，即p

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式中 R表示单位面积流阻，表示压差，表 P Q示流量，示流阻，表示试样面积单位面 r表 积流阻 R的单位为 P。 / ( / )英文 sm N s m,名：if w rssa c arl e i n e o t

二

流阻定义与流阻测量

从原理上讲经典的波动方程和边界条件可

定义 3流阻率是材料的流阻与材料试样：的厚度丁之比，称单位厚度的流阻，又即一

以解决一切非量子的声学问题，人们也很早就尝试从材料的微观结构去解释材料的声学性质。对多孔吸声材料，先建立适当的理论模型，

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( 3 )

然后从能量损失的途径去寻找声吸收的机制。 声渡引起材料内空气与管壁摩擦产生的能量损失与空气流过多孔吸声材料时受到的阻力有密

式中：^表示流阻率，丁表示材料厚度。流阻率 的单位为 P s m N / ) / ( sm‘,英文名：if w ei iiy arl rss vt。 o t

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19 6年 6月 9 2 .流阻的测量

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第 3期

流阻的测量早在四十年代就开始了。佶墨臣

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图 5美国麻省理工学院设计的一种流阻仪

图 5为美国麻省理工学院最近的测量流阻的实验装置。原理是利用活塞自身的重量使活塞下滑，得活塞下滑的距离和相应的下猾时测间，从而求得流过试样气流的速度节活塞自调

图 6美国国家标准中流阻仪示意图

璃管时假定管内气流速度不大，流沿半径方气向分布为抛物线型稳态气流，管内体积位移则速度遵循泊萧叶定律。即体积位移速度 u与压强梯度成正比，半径。的 4次方成正比：与

身重量可得出不同的气流流速，用微压计测得试样两端压差，最后求得流阻。 低流阻的测量

,可设计专门的测试仪器，如R.W .L o ad介绍的一种方法 (. S A. 7 e nr J A. . 1( 4 ) 4 ) 1 62O。 9

u一篆常温下可取 1 18×1 k/ 。— . 1 0 g m S

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其中公式中的负号表示增大，沿 x轴 P

方向减小，￡为正值’则，为空气的粘滞系数 .

历史上世界各国的科学家制作过各种流阻仪。在我国五十年代同济大学声学研究所的郑长聚教授等人也开展过这方面的工作。其它有关单位也作过流阻测量的尝试。 本论文主要参照美国国家标准 C一2—0 5 28

———— - .:— 1—一 . .— I单根玻璃管L——

制作了流阻仪，材料放于图 6所示的试样筒中， 用抽气或压气形成试样两端的压差，流量计用测量流过试样的空气流量，差计测量压差。压最D

后由 r 求得流阻。一 同济大学目前使用这套流阻仪可作吸声材料流阻的常规测试。图 8 N根平行玻璃管

三

标准流阻

下面讨论Ⅳ根平行玻璃管的情况，定单假位截面积上分布有根平行玻璃管，图 8所如示。显然与单根玻璃管相比流过玻璃管束的气流体积位移速度增加了 n倍 ( A J截面面 4为积 )有 …… 此处隐藏：4926字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……