本文關(guān)鍵詞：計及氣流噪聲的消聲器性能仿真分析與優(yōu)化

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【摘要】：消聲器是減小發(fā)動機排氣噪聲的主要裝置。當發(fā)動機高速運轉(zhuǎn)時,排氣速度增大,消聲器的復雜結(jié)構(gòu)容易產(chǎn)生氣流再生噪聲,從而影響其消聲效果。然而在傳統(tǒng)的消聲器排氣噪聲測試過程中很難將氣流再生噪聲進行獨立分析,即使測量出消聲器的氣流再生噪聲也很難準確的確定改進的具體區(qū)域,導致在消聲器設(shè)計中對氣流再生噪聲的控制存在盲目性,使得消聲器的實際效果與期望存在較大差異。因此在消聲器設(shè)計階段對消聲器的氣流再生噪聲進行預測成為必要。本文以某款商用車消聲器為研究對象,通過CAE仿真和試驗相結(jié)合的方法,嘗試建立一個適用于實際消聲器開發(fā)的氣流再生噪聲預測流程。首先按照消聲器測試的相關(guān)國家標準對其各工況消聲性能進行試驗,發(fā)現(xiàn)某些高轉(zhuǎn)速工況的插入損失不足16dB(A),存在改進空間。然后通過仿真的方法,應(yīng)用GT-Power對發(fā)動機與排氣系統(tǒng)進行耦合仿真,得到的發(fā)動機外特性曲線與試驗結(jié)果比較,誤差小于5%。但分析發(fā)現(xiàn)GT-Power的一維特性不能準確預測發(fā)動機高轉(zhuǎn)速工況下消聲器的尾管噪聲,因此應(yīng)用FLUENT對消聲器內(nèi)部流場進行三維仿真。利用寬頻噪聲源模型得到消聲器壁面聲功率級的分布,并對消聲器流場特征與氣流再生噪聲的產(chǎn)生進行定性分析,利用LES模型仿真得到氣流再生噪聲聲源數(shù)據(jù)。最后在Virtual.lab中對采集的氣流再生噪聲聲源的聲傳播進行計算,與試驗數(shù)據(jù)對比發(fā)現(xiàn)瞬態(tài)質(zhì)量流條件下的仿真結(jié)果更接近試驗值�；谝陨戏抡娣治�,對氣流再生噪聲較大的穿孔區(qū)域進行改進,提出3組改進方案。將改進后的消聲器與原模型進行對比分析,綜合考慮整體的消聲效果,方案c在低轉(zhuǎn)速的消聲效果影響較小,在高轉(zhuǎn)速的氣流再生噪聲平均減小了1.42dB(A),基本滿足改進要求。結(jié)合傳統(tǒng)的試驗方法,充分發(fā)揮三種軟件的各自優(yōu)點,進行聯(lián)合仿真,得到了滿足工程精度要求的氣流再生噪聲預測結(jié)果,為消聲器氣流再生噪聲的預測提供了一種新思路,對提高消聲器聲學設(shè)計的準確性具有一定的指導意義。
【關(guān)鍵詞】：排氣系統(tǒng) 消聲器 氣流再生噪聲 消聲性能
【學位授予單位】：重慶理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：U464.134.4
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 1 緒論9-15
• 1.1 研究意義9-10
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-13
• 1.2.1 國外研究現(xiàn)狀10-12
• 1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀12-13
• 1.3 論文研究內(nèi)容與技術(shù)路線13-15
• 1.3.1 主要內(nèi)容13-14
• 1.3.2 技術(shù)路線14-15
• 2 消聲器性能試驗15-21
• 2.1 試驗?zāi)康?/span>15
• 2.2 試驗條件與設(shè)備儀器15-16
• 2.2.1 試驗條件15
• 2.2.2 試驗設(shè)備15-16
• 2.3 測試方法16-17
• 2.3.1 尾管噪聲測量16
• 2.3.2 排氣背壓差測量16
• 2.3.3 插入損失測量16-17
• 2.4 試驗結(jié)果與分析17-19
• 2.5 本章小結(jié)19-21
• 3 一維排氣噪聲仿真21-31
• 3.1 排氣噪聲一維時域流體仿真方法21-24
• 3.1.1 一維流體控制方程21-22
• 3.1.2 —維有限體積法基本方程22
• 3.1.3 計算的時間步長22-23
• 3.1.4 一維聲學量的計算23-24
• 3.2 發(fā)動機及排氣系統(tǒng)仿真模型24-28
• 3.2.1 發(fā)動機模型建立與驗證24-27
• 3.2.2 排氣系統(tǒng)及消聲器模型27-28
• 3.3 發(fā)動機與排氣系統(tǒng)耦合仿真結(jié)果分析28-30
• 3.4 本章小結(jié)30-31
• 4 瞬態(tài)條件下氣流再生噪聲仿真31-47
• 4.1 氣流再生噪聲產(chǎn)生的原因31
• 4.2 氣動聲學理論基礎(chǔ)31-33
• 4.2.1 Lighthill方程32
• 4.2.2 氣流中的基本聲源32-33
• 4.3 氣流再生噪聲的計算方法33-34
• 4.3.1 寬頻噪聲模型計算法33-34
• 4.3.2 CAA直接計算法34
• 4.3.3 FW-H聲類比法34
• 4.3.4 混合計算法34
• 4.4 氣流再生噪聲計算34-44
• 4.4.1 流場仿真計算35-39
• 4.4.2 聲場仿真計算39-44
• 4.5 仿真結(jié)果與試驗結(jié)果對比44-46
• 4.6 本章小結(jié)46-47
• 5 排氣消聲器的性能改進47-55
• 5.1 改進方案的提出47
• 5.1.1 排氣消聲器改進思路47
• 5.2 改進方案的幾何模型47-49
• 5.3 改進方案聲學性能對比49-53
• 5.3.1 傳遞損失對比分析逡逡49-50
• 5.3.2 插入損失對比分析50
• 5.3.3 氣流再生噪聲聲源分布對比50-52
• 5.3.4 氣流再生噪聲對比52
• 5.3.5 尾管噪聲對比分析52-53
• 5.4 本章小結(jié)53-55
• 6 結(jié)論與展望55-57
• 6.1 全文總結(jié)55-56
• 6.2 論文的創(chuàng)新點56
• 6.3 研究展望56-57
• 致謝57-59
• 參考文獻59-63
• 個人簡歷、在學期間發(fā)表的學術(shù)論文及取得的研究成果63

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