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船舶空調(diào)通風(fēng)管路減振降噪分析

文檔作者：李艷華張成田華安文檔來源：中國艦船研究設(shè)計(jì)中心		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2021年03月23日
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第44卷第1期
2015年2月
船海工程
SHIP&amp;amp; 0CEAN ENGINEERING
Vo1．44 No．1
Feb．2015
DOI：10．3963／j．issn．1671-7953．2015．01．024
船舶空調(diào)通風(fēng)管路減振降噪分析
李艷華，張成。田華安
(中國艦船研究設(shè)計(jì)中心，武漢430064)
摘要：為了降低船舶空調(diào)通風(fēng)管路的振動噪聲，利用理論估算、數(shù)值計(jì)算等手段，對SID型隔聲阻尼帶
自身的聲學(xué)性能以及在典型空調(diào)通風(fēng)管路系統(tǒng)中的實(shí)際應(yīng)用效果進(jìn)行預(yù)報(bào)，分析結(jié)果表明，5 mm隔聲阻尼帶
的應(yīng)用插入損失效果為5．2 dB，厚度增加效果增大，實(shí)際應(yīng)用收益良好。
關(guān)鍵詞：空調(diào)通風(fēng)；管路隔聲包覆；插入損失
中圖分類號：U664．84 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1671-7953(2015)01-0093-04
艙室空氣噪聲能否滿足有關(guān)規(guī)定的限值，直
接影響到船舶人員的居住性和設(shè)備的安全性。隨
著對居住性要求的提高，空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)的噪聲控
制已成為急需解決的問題。
國內(nèi)外許多學(xué)者都對如何控制空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)
的噪聲進(jìn)行了大量的研究。包括對通風(fēng)系統(tǒng)聲源
的低噪聲設(shè)計(jì)、管路消聲設(shè)計(jì)、系統(tǒng)的控制技術(shù)和
方法等¨ ，并已在實(shí)船上進(jìn)行了實(shí)用驗(yàn)證。美國
和日本等發(fā)達(dá)國家走在了世界前列，除采取常規(guī)
的治理手段外，部分還采用了有源控制技術(shù) 剖，
對空調(diào)通風(fēng)管道進(jìn)行降噪研究。目前國內(nèi)外對聲
源、傳遞途徑都有大量研究，而管路系統(tǒng)減振降噪
的一個(gè)重要的實(shí)用技術(shù)手段是采用管路外包覆隔
離噪聲。國內(nèi)外研究在管路包覆上主要采取隔聲
材料，而通風(fēng)管路的管壁通常比較薄，振動導(dǎo)致其
產(chǎn)生的聲輻射也具有一定量級。因此，尋找一種
有效的既能隔離輻射噪聲又能降低管壁振動而產(chǎn)
生的二次聲輻射的管路包覆就顯得非常有意義。
文中首先對SID型隔聲阻尼帶自身聲學(xué)特性
進(jìn)行預(yù)報(bào)，利用理論和仿真方法得到阻尼帶自身
插入損失隔聲量和減振量；然后利用統(tǒng)計(jì)能量法，
選取典型空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)管路段，建立其計(jì)算模型，
分析不同厚度隔聲阻尼帶貼附在空調(diào)通風(fēng)管路系
統(tǒng)中的實(shí)船應(yīng)用隔聲效果，并得到不同厚度下聲
壓響應(yīng)頻譜曲線。從以上兩方面分析隔聲阻尼帶
收稿日期：2014—08—17
修回日期：2014—09—26
第一作者簡介：李艷華(1984一)，男，博士，工程師
研究方向：船舶振動噪聲控制
E-mail：scorpions2012@ 163．co
減振降噪效果，不同方法的預(yù)報(bào)分析也為文中的
預(yù)報(bào)方法和結(jié)果提供了相互驗(yàn)證。
1 隔聲包覆材料聲學(xué)性能預(yù)報(bào)
SID型隔聲阻尼帶基體材料選用目前成熟應(yīng)
用的DFM型阻尼材料。DFM阻尼材料具有優(yōu)異
的耐海水性能、阻尼性能、阻燃性等。已廣泛應(yīng)用
于艙內(nèi)管路等部位的減振降噪治理，使用效果良
好，毒性符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。SID型隔聲阻尼帶
不僅具有隔聲作用，同時(shí)還能兼顧降低空調(diào)通風(fēng)
管路的管壁振動，進(jìn)一步降低管壁振動輻射的空
氣噪聲。
SID型隔聲阻尼帶尺寸為400 mm×300 mm
×5 mm，也可根據(jù)應(yīng)用需求另行設(shè)計(jì)。
1．1 隔聲效果預(yù)報(bào)
文獻(xiàn)[9]中關(guān)于隔聲量理論計(jì)算公式為
R =201g(fM)一42．5 (1)
式中 入射聲波的頻率，Hz；
一板的面密度，kg／m 。
由式(1)可見，板的隔聲量取決于板的面密
度和頻率的乘積( )。面密度越大，隔聲量越
高。面密度提高1倍，隔聲量增加6 dB左右。實(shí)
際上，由于受到勁度、吻合效應(yīng)、阻尼和邊界條件
的影響，實(shí)際的隔聲量達(dá)不到理論公式計(jì)算的結(jié)
果。大量的試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，面密度增加1倍時(shí)，隔
聲量增加5 dB左右。通過長期經(jīng)驗(yàn)積累，總結(jié)出
隔聲量(dB)經(jīng)驗(yàn)公式為
R =161gM +141gf一29 (2)
一般船舶通風(fēng)管路壁厚約為o．8 IBm，根據(jù)以
上經(jīng)驗(yàn)公式估算敷設(shè)SID型隔聲阻尼帶后的插入
損失效果以及其敷設(shè)厚度，見表1。
93

2第0151期拒 李艷華 ，等：船舶空調(diào)通風(fēng)管路減振降噪分析 船海工程
第44卷
取典型的通風(fēng)管路段，利用統(tǒng)計(jì)能量法對其進(jìn)行
預(yù)報(bào)。典型管路段見圖5，圖中數(shù)字代表管段編
號。其中管壁厚為0．8 mm，材料為鋼，橫截面為
矩形，其管段的橫截面面積、橫截面邊長和管線長
見表2。
圖5 典型通風(fēng)系統(tǒng)管路段
表2 管路尺寸
管段橫截面邊長長度 管段橫截面邊長長度
序號面／69：,／m ／m ／m 序號面積／m ／m ／m
1 0．1 7 1．4
2 0．4 8 0．025 0．158 1．7
3 1．2 9 0．9
0．035 0．187
4 0．6 lO 1．4
5 0．9 11 0．023 0．151
6 0．7
采用UG建立管路幾何模型見圖6。圖6中
A點(diǎn)為離管路垂直距離1 m遠(yuǎn)位置，以管路輻射
到該點(diǎn)的噪聲級作為分析對象。
Z
圖6 管路幾何模型
將幾何模型導(dǎo)人VAone建立統(tǒng)計(jì)能量模型，
見圖7。管路的人口(坐標(biāo)原點(diǎn))與風(fēng)機(jī)相連，施
加風(fēng)機(jī)的出口聲功率(見表3)。管路表面敷設(shè)
SID型隔聲阻尼帶，分別為5、8以及10 mm厚，隔
聲阻尼帶密度為1 450 kg／m 。
圖7 統(tǒng)計(jì)能量模型
表3 風(fēng)機(jī)出口聲功率
頻萼盂／，Hz 1 600 2 0o0 2 500 3 150 4 00o 5 000
一一
率級／dB 66 65
頻率／Hz 6 300 8 000 10 000
鬯率 級／dB 57
通過提取A的輻射聲壓級，整理其輻射噪聲
級見圖8。
6O
5O
40
要30
zo
蠶10
O
10
． 2O
一無包覆
+ 5mm包覆
+ 8 mm包覆
— 10mm包覆
． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ＼＼
導(dǎo) 露星昌 sg曼：2雖昌昌g8昌g8g昌88魯 {
一一一 m 寸In ∞ 0 0 In H 0 0 n c
一H n 寸．n 0謝(
1 ．— 一 、
圖8 A測點(diǎn)在不同厚度包覆下的噪聲級
計(jì)算結(jié)果，無包覆的總噪聲級為78 dB，采取
5 mm包覆的總噪聲級為72．8 dB，8 mm包覆為
70．5 dB，10 mm為69．3 dB，其插入損失計(jì)噪聲隔
聲量分別為5．2 dB、7．5 dB和8．7 dB。根據(jù)前面
阻尼帶自身隔聲量預(yù)報(bào)結(jié)果，5、8和10 mm隔聲
阻尼帶的插入損失為5．4、7．2和8．3 dB，兩種預(yù)
95
2第0151期伍 李艷華 ，等：船舶空調(diào)通風(fēng)管路減振降噪分析 船海工程
第44卷
報(bào)結(jié)果相當(dāng)接近，在一定程度上相互驗(yàn)證了計(jì)算
方法的正確性。所以采用5 mm 以上厚度的阻尼
帶包覆，插人損失至少可以獲得5．2 dB以上的隔
聲量，并且隨著厚度的增加，隔聲量也增加，因此
采取隔聲阻尼帶降低空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)管路噪聲是可
行而有效的方法，當(dāng)然具體管路包覆厚度還需考
慮總體重量以及管壁承重量等因素。
3 結(jié)束語
由于目前工作主要針對阻尼帶對船舶空調(diào)通
風(fēng)系統(tǒng)減振降噪效果開展，對實(shí)船總體資源的消
耗以及經(jīng)濟(jì)性的分析有待更進(jìn)一步的研究，在后
續(xù)的工作中可繼續(xù)開展聲學(xué)效果與總體資源、經(jīng)
濟(jì)性等平衡匹配的分析研究，以期為實(shí)船的選型
應(yīng)用提供支撐。
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Analysis of Vibration and Noise Reduction of Air Conditioning
and Ventilation Pipe of Ship
LI Yah-hua，ZHANG Cheng，TIAN Hua-an
(China Ship Development and Design Center，Wuhan 430064，China)
Abstract：In order to reduce vibration and noise of air conditioning and ventilation pipe system，the acoustic performance of
SID sound insulation damping coating and sound insulation effect of the practical application in a typical air conditioning and yen—
tilation pipe system is forecasted and analyzed by engineering estimation method and numerical method．The results show that the
insertion loss of coating is 5．2dB with thickness of 5 mm in sound insulation damping coating．The effect becomes better when the
SID sound insulation damping coating is thicker．
Key words：air conditioning and ventilation；pipe sound insulation coating；insertion loss
(上接第88頁)
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境用防爆電氣設(shè)備[S]．北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，200O．
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設(shè)計(jì)[J]．船海工程，2012，41(4)：33—37．
CompaItmentalizati0n and Design Cruces of Warship Hazardous Areas
W U Feng-hui
(China Ship Development and Design Center，Wuhan 430064，China)
Abstract：In the progress of design for warships，compartmentalization and d~sign of warship hazardous areas is an important
job connected to warship safety．Base OH characteristics of warships，the definition of warships hazardous areas is analyzed to
put forward the method to classify hazardous areas，and to confirm the range of warships．hazardous areas．In light of various kinds
of hazardous areas，the safety measures are put forward from view of general design and electric design．
Key words：warship；hazardous area；explosion
96

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