本文關(guān)鍵詞：裝載機排氣噪聲特性研究及消聲器優(yōu)化設計

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【摘要】：隨著我國工業(yè)的快速發(fā)展,裝載機得到廣泛應用,但是其排氣噪聲過大的問題也越來越突出,不僅嚴重影響駕駛員的乘坐舒適性,同時也降低了工作效率。采取有效措施對排氣噪聲進行控制,具有重要意義,全文圍繞裝載機排氣噪聲特性及消聲器優(yōu)化設計進行研究。本文采用實驗手段測取了裝載機的排氣噪聲,并對排氣噪聲的頻譜構(gòu)成和特性進行分析研究,得出排氣噪聲組成中的基頻噪聲和氣柱共振噪聲是噪聲的主要來源,并且集中在中低頻率段,而抗性消聲器主要用于對中低頻噪聲的控制。在對排氣噪聲特性的分析基礎上,針對課題需要建立抗性消聲器基本消聲結(jié)構(gòu)的模型,利用LMS.Virtural.lab和Fluent分別對基本消聲結(jié)構(gòu)如擴張腔長度、擴張腔直徑、腔體個數(shù)和兩腔消聲器下腔體不同長度、偏置出口管不同位置、內(nèi)插管、進出口管側(cè)置等的聲學性能和流體力學性能進行仿真分析,為消聲器的優(yōu)化改進提供依據(jù)。采用聲學性能計算中的傳遞矩陣法建立消聲器傳遞損失的解析模型、采用流體力學性能計算中的半經(jīng)驗計算方法建立消聲器壓力損失計算的解析模型,并且對所建模型進行驗證,用拉丁超立方試驗設計生成消聲器基本結(jié)構(gòu)參數(shù),基于試驗設計(DOE)對消聲器參數(shù)進行貢獻度分析、主效應分析、交互效應分析,為進一步的優(yōu)化提供依據(jù)。在消聲器優(yōu)化設計研究中,分別采用兩種方法即根據(jù)有限元仿真的結(jié)果對消聲器進行結(jié)構(gòu)改進設計,基于數(shù)值方法中的自適應模擬退火算法(ASA)和多目標模擬退火算法(MOSA)對消聲器進行優(yōu)化設計。在仿真分析中,內(nèi)插管結(jié)構(gòu)能減少消聲器傳遞損失的通過頻率,降低壓力損失,對新設計消聲器采用內(nèi)插管結(jié)構(gòu),結(jié)果表明,消聲器的聲學性能和流體力學性能都得到有效改善。在基于解析模型的數(shù)值優(yōu)化方法中,DOE方法能有效辨識出各參數(shù)對消聲器傳遞損失的影響,簡化了消聲器的優(yōu)化模型,提高了優(yōu)化效率,建立消聲器在排氣噪聲峰值頻率處傳遞損失的單目標和多目標優(yōu)化模型,分別采用ASA和MOSA對消聲器進行單目標和多目標優(yōu)化,其中在多目標優(yōu)化過程中,進行了雙目標和三目標優(yōu)化,結(jié)果表明,單目標優(yōu)化可使相應峰值頻率處的傳遞損失達到最大值,多目標優(yōu)化能使全頻段整體優(yōu)化效果較好,但是三目標的Pareto最優(yōu)解較多,而最終的優(yōu)化效果和雙目標相差不多,考慮到工程中的實際應用,應選擇雙目標對消聲器進行優(yōu)化設計。本文的研究結(jié)論和方法對消聲器的優(yōu)化設計具有參考指導意義。
【關(guān)鍵詞】：排氣噪聲 消聲器 傳遞損失 試驗設計 模擬退火算法 優(yōu)化設計
【學位授予單位】：天津大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TH243;TB535.2
【目錄】：

• 中文摘要4-5
• Abstract5-12
• 字母注釋表12-13
• 第一章 緒論13-20
• 1.1 選題的背景和意義13-15
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀15-18
• 1.2.1 排氣噪聲特性研究現(xiàn)狀15-16
• 1.2.2 消聲器優(yōu)化設計研究現(xiàn)狀16-18
• 1.3 論文主要研究內(nèi)容18-20
• 第二章 裝載機排氣噪聲特性分析及排氣噪聲控制20-39
• 2.1 引言20
• 2.2 裝載機排氣噪聲頻譜測試20-23
• 2.3 排氣噪聲的頻譜構(gòu)成及產(chǎn)生機理23-29
• 2.4 排氣噪聲的控制研究29-38
• 2.4.1 從噪聲源考慮控制排氣噪聲29-31
• 2.4.2 從傳遞路徑考慮控制排氣噪聲31-38
• 2.5 本章小結(jié)38-39
• 第三章 基本消聲結(jié)構(gòu)的聲學和流體力學性能分析39-64
• 3.1 引言39
• 3.2 消聲器性能計算方法對比39-43
• 3.2.1 消聲器傳遞損失的聲傳遞矩陣和有限元仿真對比39-41
• 3.2.2 消聲器壓力損失的半經(jīng)驗計算方法與計算流體力學方法對比41-43
• 3.3 不同擴張腔長度對消聲器性能的影響43-50
• 3.4 不同擴張腔直徑對消聲器性能的影響50-52
• 3.5 不同腔體結(jié)構(gòu)對消聲器性能的影響52-55
• 3.5.1 不同腔體個數(shù)對消聲器性能的影響52-54
• 3.5.2 兩腔消聲器下腔體不同長度對消聲器性能的影響54-55
• 3.6 偏置式出口管對消聲器性能的影響55-58
• 3.7 內(nèi)插管對消聲器性能的影響58-62
• 3.8 進出口管側(cè)置對消聲器性能的影響62-63
• 3.9 本章小結(jié)63-64
• 第四章 消聲器解析模型及參數(shù)分析64-75
• 4.1 引言64
• 4.2 消聲器解析建模及模型驗證64-67
• 4.3 拉丁超立方試驗設計方法分析67-69
• 4.4 基于試驗設計（DOE）的消聲器參數(shù)分析69-74
• 4.5 本章小結(jié)74-75
• 第五章 排氣消聲器的優(yōu)化設計75-84
• 5.1 引言75
• 5.2 原始消聲器聲學性能和流體力學性能分析75-76
• 5.2.1 原始消聲器聲學性能分析75-76
• 5.2.2 原始消聲器流體力學性能分析76
• 5.3 用仿真分析的結(jié)果對消聲器進行結(jié)構(gòu)改進設計76-78
• 5.4 用改進的模擬退火算法（SA）對消聲器進行優(yōu)化設計78-83
• 5.4.1 改進的模擬退火算法（SA）78-80
• 5.4.2 ASA在消聲器單目標優(yōu)化設計中的應用80-81
• 5.4.3 MOSA在消聲器多目標優(yōu)化設計中的應用81-83
• 5.5 本章小結(jié)83-84
• 第六章 總結(jié)與展望84-86
• 6.1 全文總結(jié)84-85
• 6.2 展望85-86
• 參考文獻86-90
• 發(fā)表論文和參加科研情況說明90-91
• 致謝91-92

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本文編號：597525