随着工业的发展,大型工程设备之间管路内的噪声问题严重影响了周边工作人员的健康。目前,有效的措施是在管路系统之间增加消声器。消声器是噪声控制领域内的一个重要研究对象,工业管路之间受安装空间的限制,既需要满足大的消声量又需要设计的足够小。在大多数工况下单一类型的简单消声器已经不能使得噪声控制在合理水平。本文设计了一种用于管路间的单级三腔式消声器。主要研究内容包括以下几点:(1)简单介绍了声场数值模拟的基本原理以及消声器的性能评价指标。(2)利用数值模拟的方法分析了简单扩张式、插入管结构以及末端封闭的穿孔管结构三种消声结构的结构参数对其消声性能的影响。(3)本文通过结合一些消声结构的优点设计了一种单级三腔式消声器。基于一维平面波理论将设计的消声器划分为几种简单结构的消声单元,确定了各个子单元之间的串并联关系,最终得到了设计的单级三腔式消声器的传递矩阵。通过得到的传递矩阵对消声器的传递损失进行了分析,并且与数值模拟的结果进行了对比,两者在4000Hz频率内有很好的吻合性。将两种方法得到的结果分别进行1/3倍频程频谱分析,在中心频率为63~3150Hz共18个1/3倍频程内的最大相对误差为14.12%。(4)为进一步改善单级三腔式消声器的消声性能,在设计的单级三腔式消声器腔体与腔体之间增加插入管,分析了各腔体内不同长度的插入管对消声器整体消声性能的影响。最终发现在扩散腔内增加插入管可以有效的改善消声器的整体消声性能。其中插入管长度为扩散腔长度的1/2时,在2000~3000Hz以及4500~6000Hz频率段内的消声性能较好;插入管长度为扩散腔长度的1/4时,在3000~5000Hz频率段内的消声性能较好。两种不同长度的插入管,其优势体现在不同的频率段内。随后以增加插入管的模型为研究对象,分析了扩散腔内穿孔管上小孔的结构参数对消声性能的影响。(5)为验证设计的消声器的实际消声性能,利用3D打印机对设计的单级三腔式消声器进行实体打印,并搭建了试验台对三种不同结构的单级三腔式消声器的实际消声性能进行了实验测量。将测得的数据按照1/3倍频程进行频谱分析,与数值模拟得到的结果进行对比,两者具有很好的吻合性。(6)为分析设计的单级三腔式消声器的气体动力性,对有无插入管结构以及两种不同长度的插入管结构的单级三腔式消声器进行了流场分析,得到了三种结构在不同流速下的速度分布以及压力分布,发现插入管在提高消声器消声性能的同时可以降低消声器的阻力损失。(7)考虑到气体的流动会对声波的传播产生影响,进而影响到消声器的声学性能,以扩散腔中插入管长度为扩散腔长度的1/4模型为研究对象,对消声器的声场与流场进行了耦合分析,分析结果表明速度的增加可以提升消声器在1000Hz以下的消声性能,但是在高频处的消声性能有小幅度的下降。