为了解气流噪声的特性，用一台试验用的发动机，安装容积足够大的消音器，用来抑制排气脉动噪声，使高速气流流过供试验用的消音器。图19-21中列出的是带有消音器（2种）和不带消音器时气流噪声的测试结果。当没有消音器时，用一根直管代替。从测试结果中可知，当使用消音器时，噪声级别大幅增加，其幅度有随着排放气流的增加而急剧增加的倾向。有台架试验研究报告指出，排放气流和声压的关系，显示为6次方的比例关系。
图19-22显示的是有/无消音器时的噪声频率分析结果。有消音器时噪声增加的主要是500～10000Hz范围的高频成分，这些增加的部分和排放气流及内部构造有关。
为了掌握气流噪声的发生原，使用消音器的可视化模型加以研究。消音器内部的气流可视化方法有很多，如液体显影剂、含汽化油的烟雾、微粒金属粉等。在本例中，使用的是在炭灰中加入显影剂。试验装置如图19-23所示，使用的是与消音器构造相当、大小相同的塑料模型，产生气流的装置为大型吸入式鼓风机。气流的速度按照燃烧后的炭灰不落下为基准而设定。
图19-22 气流噪声频率成分
图19-23 可视化测试装置
表19-1 为本次测试用的消音器结构示意。
表19-1 试验用消音器结构
1.A型：单纯膨胀型
这种消音器从结构上来说气流噪声难以出现。图19-24为空腔长度对噪声的影响，不论消音器容积的大小，随着空腔长度的增加，消声效果也越好。图19-25为频率分析结果，可以看到随着空腔长度的减小，500～1000Hz附近的高频成分显著增加。
图19-24 空腔长度对噪声的影响
图19-25 空腔长度的影响（频率特性）
上述结论可以用图19-26中的可视化试验装置确认。主流线随着空腔长度变宽，从中心线位置向外扩散，流线分布扩大。在前进方向上脱离的粒子，分布在与前进方向呈直角的方向上，与镜板发生冲突而使其能量减少。另一方面，当空腔长度变短时，主流线的分布变窄，从主流线中脱离的粒子，仍然保持相同的前进方向和速度，与镜板冲突时能量会增加，从而产生较高的噪声。
图19-26 单纯膨胀型的气流
图19-27 带锥形镜面的效果
接下来继续调查当平面镜面换成锥形镜面时的气流情况。图19-27为调查结果。从图中可以看到，包含从主流线中心向外脱离的部分，在出口中心处有向内聚拢的倾向。图19-28为带锥形镜面时噪声降低效果。如同可视化调查中推测的结论，噪声降低效果显著。
2.B型：插入型
插入型消音器属于单纯膨胀型的一种，是改善声学性能非常有效的结构，但是，其插入长度对气流噪声的影响很大。图19-29为插入管间的间隔（L-l）对噪声的影响，结果显示，插入长度越大，即出入口之间的间隔越小，则噪声增大。即插入长度小对降噪有利。图19-30为改变插入长度时噪声的频率特性，仅仅因为有插入管，就会使高频成分即气流噪声增大。
图19-28 带锥形镜面的降噪效果
图19-29 出入口间隔的影响
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图19-30 插入长度的影响
图19-31为插入长度变化时气流流动的变化。从中可知，插入长度越大则气流流速越低，在尾管入口处的气流冲突使噪声幅值增高。因此，插入型消音器易使气流噪声增大，是一种有缺陷的构造。
3.C型：带喇叭口的插入型
为了缓和尾管入口处的气流冲击、减小乱流，可以在尾管处使用一种带喇叭口形的插入管。图19-32是喇叭口处的曲率一定，改变其外径时噪声特性的变化。从结果中可知，随着外径的增大，高频成分减少。该结论也可以通过图19-33中的可视化实验得到确认。可以做出这样的结论，随着喇叭口形插入管的应用，气流的主流线变宽，乱流减少。
4.D型：多孔插入型
为了缓和尾管入口处的气流冲击，在入口处的插入管，将其前端封闭，并在其上开多处小孔。图19-34为多孔插入管的降噪效果。从噪声整体上来看，高频成分所占的比例大，在特定的条件下，因小孔而产生口哨声。图19-35为小孔的总面积一定，孔径对噪声的影响。当孔径减小时噪声有降低的趋势。
图19-36为多孔插入管在入口侧和出口侧两个方案时的气流可视化试验。不管是在哪里，只有在开口的末端处才产生气流。另外，还可以观察到气流的方向转换、复杂的流动等现象。
5.E型：多孔贯通型
这种类型的消音器一般作为共鸣消音器使用，因膨胀、收缩而减小气流的紊乱，但是经常会出现因小孔而产生的口哨声。
图19-37、图19-38分别为小孔直径、气流流速对噪声的影响。随着小孔直径的减小、流速的增加，口哨声的峰值向高频方向移动。在这个峰值中，含有尾管的共振成分在内，可以用下式计算出其频率。
图19-31 插入管的气流
图19-32 喇叭口外径的影响
图19-33 喇叭口管的气流
图19-34 多孔插入管的降噪效果
图19-35 小孔直径对噪声的影响
F=nc（1-M2）/2（l+Δl）（19-38）
式中，n为共振次数；c为音速；M为马赫数；l为尾管长度；Δl为开口部位修正值。
图19-36 多孔插入管的气流
图19-37 小孔直径对噪声的影响
图19-38 流速对噪声的影响
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