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第070期 發行日:2015年1月 回本期首頁 回本期快訊首頁
     
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主題名稱:單腔反射暨吸收式排放消音器系統之設計
計畫編號:CCUT-AI-100-MA02
計畫主持人:邱銘杰 副教授      
合作廠商:環協工程顧問有限公司

          本計畫目的為設計一具有雙層擴散器之反射式消音單元及吸收式消音單元之混合式消音器 (如圖一所示),並以模擬退火法(Simulated Annealing)進行數值最佳化分析,以求取在固定空間限制及壓力損失條件下,消音器減音的最佳化設計方法。

1.研究動機

         環協工程顧問有限公司承攬三福氣體廠之空氣壓縮機暨排放系統之噪音改善案,由於氣體釋壓之排放系統噪音甚大,且屬於寬頻噪音,需要專業之消音器設計技術才能有效降低其音量,故委託針對上述排放系統噪音,進行”單腔反射暨吸收式排放消音器之設計”,依三福氣體廠之要求,消音器進出口管徑為417mm,系統壓損不得大於0.025bar,本計畫之整體氣體釋壓排放系統噪音之減音目標為40 dB,欲達成上述目標,則必須以理論解析配合數值最佳化分析進行之。                                                                                          

2.研究方法

         本計畫理論分析部分係採用一維平面聲波(低階波)傳播理論,考慮流體的流動效應,及沖孔擴散器之音響耦合方程式,以非耦合之數值演算法,推導出四埠傳輸矩陣法(Four-Pole Transfer Matrix Method),再選定單腔雙擴散器消音器一組設計值,以氣體廠排氣噪音之主頻率(125,250,500,1k,2k Hz)噪音為數值最佳化的目標,再配合空間尺寸及壓力損失的限制條件,以模擬退火法進行該消音器的聲音傳遞損失值(STL)之數值最佳化分析,最後,調整上述最佳化的設計值為實際的廠製尺寸,進行消音器的廠製圖繪製、製作與現場安裝,本文中,消音器之音響流場圖如圖二。          
            
              
                     圖1.具有雙層擴散器之反射式                                                   圖2.消音器之音響流場圖       

消音單元及吸收式消音單元之混合式消音器系統矩陣為: 
                                             
聲音穿透損失STL為 :
                            
3.消音器目標函數
   

 
4.研究結果     

        排氣噪音之主頻率(125, 250, 500, 1k, 2kHz)噪音為數值最佳化的目標,再配合空間尺寸(0.83m*0.83m*5.2m)及壓力損失(0.025bar = 2500 Pa)的限制條件,在已知排氣資料(氧氣, 體積流率3.136 m3/s )及特定管徑條件(進、排氣管徑=417mm)下,以模擬退火法進行該消音器的聲音傳遞損失值(STL)之數值最佳化分析,以遺傳演算法進行該消音器的聲音傳遞損失值(STL)之數值最佳化分析,相應STL如圖三,設計圖說如圖四。 改善前的總音量為117.0 dB(A),預期加裝消音器後之總音量可降至85 dB(A)。 

      
                     圖3.預期改善後之理論STL                                                           圖4.消音器外形尺寸

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發行人  曾慶瀛
總編輯  秘書室

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