【摘要】：汽車的發(fā)展使人們的交通出行更加便捷,但隨其保有量的激增,也給社會(huì)帶來一系列的負(fù)面問題,車輛行駛過程中所產(chǎn)生的噪聲等問題逐漸引起人們的關(guān)注。據(jù)相關(guān)研究表明,車輛行駛所發(fā)出的噪聲已經(jīng)成為城市環(huán)境噪聲的主要噪聲源。通常情況下,在排氣系統(tǒng)中安裝消聲器是降低汽車噪聲的主要方式,消聲器的聲學(xué)性能對(duì)汽車噪聲的控制起到至關(guān)重要的作用。隨著車輛行駛的高速化發(fā)展,再生噪聲對(duì)消聲器聲場特性的影響日趨顯著。因此,開展再生噪聲特性的研究對(duì)于開發(fā)出性能優(yōu)良的消聲器具有十分重要的意義。本文首先采用數(shù)值分析的方法從流速、壓力和湍動(dòng)能三個(gè)方面分析三種典型的基本消聲器內(nèi)部氣流流動(dòng)狀況,并結(jié)合Fluent中寬頻噪音模型預(yù)測不同消聲器腔體內(nèi)再生噪聲的分布。其次,構(gòu)建不同消聲器的聲學(xué)有限元模型,并結(jié)合文獻(xiàn)試驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證聲學(xué)模型的正確性。研究氣流流速和消聲器主要結(jié)構(gòu)參數(shù)(偏置距離、管口直徑、插入長度、穿孔大小、穿孔位置)的變化對(duì)消聲器再生噪聲的影響,并總結(jié)相關(guān)變化趨勢。最后,以降低排氣管出口處的再生噪聲聲壓級(jí)作為優(yōu)化目標(biāo),采用響應(yīng)曲面法完成多腔消聲器的優(yōu)化設(shè)計(jì)。優(yōu)化后的消聲器相比優(yōu)化前再生噪聲聲壓級(jí)降低2.835d B,該方法減少了優(yōu)化設(shè)計(jì)過程中迭代求解的次數(shù),縮短了計(jì)算求解的時(shí)間,能夠廣泛運(yùn)用于再生噪聲和其他聲學(xué)性能的優(yōu)化問題中。
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：U464.134.4
【圖文】：

10華 中 科 技 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論 文圖2-1 內(nèi)插管式消聲器結(jié)構(gòu)簡圖（1）同軸式內(nèi)插管消聲器消聲器入口流速為30m/s時(shí)，經(jīng)穩(wěn)態(tài)計(jì)算后得到內(nèi)插管消聲器內(nèi)部流場分布如下圖所示：圖2-2 速度云圖 圖2-3 速度流線圖從速度云圖2-2和速度流線圖2-3可以看出，進(jìn)氣管和排氣管管道中心處的氣流流速比較大，靠近壁面位置的流速減小，這是由于空氣具有粘性力性質(zhì)，氣流在管道中流通時(shí)產(chǎn)生了沿程能量損失。氣流從進(jìn)氣管出口噴出后，沿噴射方向的高速氣流將會(huì)卷吸附近的低速氣流，使之發(fā)生旋轉(zhuǎn)而形成較大的漩渦。噴射氣流的體積越來越大，氣流流速越來越低，只在出口管附近保留著體積逐漸縮小的高速氣流，形成噴射氣流的勢核，由于擴(kuò)張腔長度的限制，速度勢核未完全成型就隨周圍低速氣流流入排氣管中。速度勢核外焰區(qū)域的低速氣流在排氣管進(jìn)口處由于截面的突變分成兩部分

消聲器入口流速為30m/s時(shí)，經(jīng)穩(wěn)態(tài)計(jì)算后得到內(nèi)插管消聲器內(nèi)部流場分布如下圖所示：圖2-2 速度云圖 圖2-3 速度流線圖從速度云圖2-2和速度流線圖2-3可以看出，進(jìn)氣管和排氣管管道中心處的氣流流速比較大，靠近壁面位置的流速減小，這是由于空氣具有粘性力性質(zhì)，氣流在管道中流通時(shí)產(chǎn)生了沿程能量損失。氣流從進(jìn)氣管出口噴出后，沿噴射方向的高速氣流將會(huì)卷吸附近的低速氣流，使之發(fā)生旋轉(zhuǎn)而形成較大的漩渦。噴射氣流的體積越來越大，氣流流速越來越低，只在出口管附近保留著體積逐漸縮小的高速氣流，形成噴射氣流的勢核，由于擴(kuò)張腔長度的限制，速度勢核未完全成型就隨周圍低速氣流流入排氣管中。速度勢核外焰區(qū)域的低速氣流在排氣管進(jìn)口處由于截面的突變分成兩部分，大部分氣流隨速度勢核的高速氣流流入排氣管中，并使氣流的流速增大；少部分低速氣流會(huì)繼續(xù)向前流動(dòng)

【參考文獻(xiàn)】

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1 李莉;張賽;何強(qiáng);胡學(xué)斌;;響應(yīng)面法在試驗(yàn)設(shè)計(jì)與優(yōu)化中的應(yīng)用[J];實(shí)驗(yàn)室研究與探索;2015年08期

2 孟令雅;劉翠偉;李玉星;王武昌;張帆;;輸氣管道氣動(dòng)噪聲產(chǎn)生機(jī)制及其分析方法[J];中國石油大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2012年06期

3 徐俊偉;吳亞鋒;陳耿;;氣動(dòng)噪聲數(shù)值計(jì)算方法的比較與應(yīng)用[J];噪聲與振動(dòng)控制;2012年04期

4 趙海軍;鄧兆祥;;計(jì)及氣流再生噪聲的消聲器消聲量的分析[J];汽車工程;2011年07期

5 趙海軍;鄧兆祥;潘甫生;;共振式消聲器氣流再生噪聲發(fā)生機(jī)理研究[J];內(nèi)燃機(jī)工程;2010年01期

6 鄧兆祥;趙海軍;趙世舉;李沛然;楊杰;;穿孔管消聲單元?dú)饬髟偕肼暜a(chǎn)生機(jī)理[J];內(nèi)燃機(jī)學(xué)報(bào);2009年05期

7 歐陽華;田杰;吳亞東;杜朝輝;;基于渦聲理論的低速軸流風(fēng)機(jī)氣動(dòng)噪聲研究[J];工程熱物理學(xué)報(bào);2009年05期

8 鄧曉龍;陳劍;顧鐳;沈磊;;乘用車暖通空調(diào)風(fēng)道氣動(dòng)噪聲模擬研究[J];汽車工程;2006年12期

9 王永菲,王成國;響應(yīng)面法的理論與應(yīng)用[J];中央民族大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2005年03期

10 劉麗萍,朱振杰;探討消聲器結(jié)構(gòu)對(duì)氣流再生噪聲的影響[J];環(huán)境工程;2004年06期

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1 臧獻(xiàn)國;基于模態(tài)振型和響應(yīng)面法的結(jié)構(gòu)聲學(xué)性能優(yōu)化設(shè)計(jì)[D];湖南大學(xué);2011年

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1 袁光亮;計(jì)及氣流噪聲的消聲器性能仿真分析與優(yōu)化[D];重慶理工大學(xué);2016年

2 姚杰;基于多腔的消聲器氣流再生噪聲研究[D];重慶大學(xué);2012年

3 郭學(xué)敏;乘用車排氣系統(tǒng)冷端內(nèi)流場仿真及消聲器再生噪聲預(yù)測[D];武漢理工大學(xué);2011年

4 張曉東;發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)消聲器的氣動(dòng)—聲學(xué)性能研究[D];上海交通大學(xué);2007年

本文編號(hào)：2733759