1.1 消声器概述

消声器是管路系统中的无源被动元器件，同时也是管路系统声学损失的主要保护措施，目前消声器已经在船舶领域内得到大范围运用。作为船舶噪声的主要来源之一——船舶管路噪声，其主要由以下两种噪声组成：一种是液压泵工作时产生的脉冲压力引起的管道、阀门、支架等管路部件振动所带来的噪声，另一种是液压泵本身内部产生的机械振动。海水管路系统中泵、阀等元器件为主要噪声源，其噪声能量主要集中在低、中频段，这样就对水管路消声器提出了低频宽带消声的设计要求^[1]。管路噪声还会在特定情况下发生谐振，造成更大危害，不仅影响管路系统设备的正常运行，还会给船员带来生活上的困扰。海水管路消声装置对减小管路噪声有着至关重要的作用。

消声器是允许液体通过，并同时阻止、减小或者反射波的传播的装置，其根据消声降噪原理以及用途的不同，一般分为：阻性消声器、抗性消声器及阻抗复合式消声器三大类，还有特别的微穿孔板消声器。

1.2 研究目的及意义

本文的主要工作是使用相关软件在考虑可变消声装置直径大小，长短以管道收缩，扩张尺寸等参数的条件下，通过声学软件模拟消声装置针对不同频率噪声的传递损失，研究参数的影响规律，为今后工程中遇到的管道消声器设计工作提供技术支撑。

本研究的意义在于全面的对消声器的几何形状造成的消声效率进行分析，这对以后改进消声器实验方案，补充消声器的相关数据，服务于消声器的实物研发都有着积极的作用。同时，本研究还可以为其他领域管路噪声消声器的设计提供部分支持，对于民用船舶，降低噪声可以提高船舶舒适性，并且可以减少船舶设备损耗，对于军用船舶，降低噪声可以提高隐蔽性，特别对作为海军主要力量之一的潜艇,进行海水管路噪声控制,以提高潜艇的隐蔽性,提高潜艇的战斗力和生存能力,有着重大的军事意义。

1.3 国内外现状分析

1.3.1 国外现状分析

消声器是一种允许气流通过却又能阻止或减小声音传播的装置，消声器的研究涉及流动、传热、声学、振动以及发动机结构和性能等多个学科，具有一定的复杂性^[2]。

有限元法(Finite Element Method，FEM)是求解各种复杂数学物理问题的重要方法。有限元法不仅计算精度高，而且能适应各种复杂的结构形状和复杂的材料特性，因而在实际的工程计算中得到广泛的应用。声学有限元法基本原理是将声波传播的流体域用有限元离散化，根据声学波动方程，通过数值计算求解代数方程式得到流体域中的声学特性。

近年来有限元等数值计算方法的不断的发展，特别是上世纪 90年代以来，随着计算机技术的发展，各种数值分析软件不断的出现，使消声器的数值模拟迅速发展。在振动噪声方面，比利时的 LMS 公司的 Virtual.Lab 软件、美国的 ANSYS 软件和 GTI 公司开发的 GT-POWER 软件等比较突出。各种声学软件的发展为消声器性能数值分析究带来了突飞猛进的发展，有限元等方法将越来越广泛的应用在消声器的性能分析上。Kumar, V; Munjal, ML 作了有关侧进/出口组合消声器及一维流声集总元分析及其有限元验证^[3]。Jena, D.P; Panigrahi, S.N 用有限元法对带有穿孔消声器的声传输损失进行了分析，并进行了相关计算^[4]。 Jena, D.P; Panigrahi, S.N 采用数值模拟的方法，对无均流消声器和有均流消声器的声传输损失进行了测量，并提出了一些减少数值分析中计算量的建议^[5]。Barhoumi, Bassem; Bessrour, Jamel 提出了一种改进的二维对流边界元法（CBEM）公式，用于解决任意方向平均流的辐射和传播声学问题^[6]。