柴油机排气净化消声装置流场与声学特性研究

发布时间：2017-10-31 23:07

  本文关键词：柴油机排气净化消声装置流场与声学特性研究

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【摘要】：单缸柴油机具有良好的动力性、经济性以及结构简单、低成本等特点而被广范使用于农村地区。随着其市面保有量的增加，碳烟及噪声所造成的环境污也越发严重。伴随日益严格环境法规的提出，噪声限值和污染物排放限制都达到更加严格的水平，因此必须对农用柴油机采取切实可行的净烟、降噪措施。同时农用柴油机上尾气排放长期以来未受到足够重视，甚至一些农用柴油机依旧没有采取尾气净烟措施，且安装的消声器存在消声效果不佳的问题。因此针对农用单缸柴油机设计具有微粒净化和尾气消声效果的装置有非常重要的经济和社会效益。 本文以湖南省高校创新平台开放基金项目（12K130）和企业委托项目（柴油机排气净化消声系统的研发）为依托，针对我国量大面广的175系列农用单缸柴油机为具体研究对象，以高捕集效率、低噪声为出发点，提出微粒捕集和降噪性能一体化设计的理论方案，设计并加工出一套低成本、结构简单且便捷拆装的新型排气净化消声装置。 通过搭建新型净化消声装置试验台架，详细考察其在发动机负荷特性下的声压、油耗率和烟度等数据，同原消声器对比，净化消声装置在不影响发动机各项性能的前提下，，碳烟捕集和消声效果良好，验证了仿真模型的正确性以及设计方案的可行性。同时，基于Fluent和LMS软件联合仿真研究消声器流场和消声特性；通过数值仿真得到其得到内流场的速度、压力云图和声压云图、传递损失图，并计算出相应的压力损失和各频段的传递损失值，进而对比分析了原消声器和新型净化消声装置的流场特性及声学特性；最后针对隔板孔密度、长短轴比值和长径比结构因子对消声器的流场及声学特性影响规律进行了探讨研究，为后续进一步改进提供理论依据。
【关键词】：柴油机 净化消声装置 流场特性 声学特性
【学位授予单位】：邵阳学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TB535.2;TK423
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第一章 绪论11-16
• 1.1 研究背景及意义11-12
• 1.2 国内外研究现状12-14
• 1.2.1 微粒净化方面12
• 1.2.2 消声降噪方面12-14
• 1.3 本文主要研究内容14-15
• 1.4 本文主要创新点15-16
• 第二章 净化消声装置设计16-24
• 2.1 设计理论16
• 2.2 新型装置结构设计16-21
• 2.2.1 原消声器简介16-17
• 2.2.2 柴油机基本参数17-18
• 2.2.3 具体结构设计18-21
• 2.3 净化材料的选择和设置21
• 2.3.1 净化材料选择21
• 2.3.2 净化材料设置21
• 2.4 新型装置方案确定21-23
• 2.5 本章小结23-24
• 第三章 流场及声学基础理论24-32
• 3.1 流体特性基本理论24-26
• 3.1.1 基本控制方程24-25
• 3.1.2 湍流模型方程25
• 3.1.3 有限体积法25
• 3.1.4 湍流强度及水力直径25-26
• 3.2 声学特性基本理论26-28
• 3.2.1 声学基本概念26-27
• 3.2.2 声学基本方程27-28
• 3.3 多孔介质理论28
• 3.3.1 渗透能力28
• 3.3.2 吸声属性28
• 3.4 消声器评价指标28-31
• 3.4.1 空气动力性能28-29
• 3.4.2 声学性能29-31
• 3.5 本章小结31-32
• 第四章 流场及声学特性仿真分析32-52
• 4.1 相关软件介绍32-33
• 4.1.1 Fluent 简介32
• 4.1.2 LMS 简介32
• 4.1.3 CFD 精度问题讨论32-33
• 4.2 原消声器数值仿真33-43
• 4.2.1 消声器模型建立33
• 4.2.2 ICEM 网格生成33-35
• 4.2.3 Fluent 流场仿真35-40
• 4.2.4 LMS 声学分析40-43
• 4.3 净化消声装置仿真43-51
• 4.3.1 新型装置模型建立43
• 4.3.2 ICEM 网格划分43-44
• 4.3.3 Fluent 流场特性仿真44-47
• 4.3.4 流场对比分析47-48
• 4.3.5 LMS 声学特性分析48-50
• 4.3.6 声学对比分析50-51
• 4.4 本章小结51-52
• 第五章 试验研究52-65
• 5.1 试验目的52
• 5.2 试验原理52-53
• 5.3 试验台架及构成53-55
• 5.3.1 试验台架搭建及设备53
• 5.3.2 试验步骤简介53-54
• 5.3.3 试验数据采集与处理54-55
• 5.4 结果对比分析55-64
• 5.5 本章小结64-65
• 第六章 结构参数影响规律研究65-76
• 6.1 结构因子方案设计65-66
• 6.2 各结构因子流场及声学仿真研究66-75
• 6.2.1 流场特性分析66-73
• 6.2.2 声学特性分析73-75
• 6.3 本章小结75-76
• 第七章 结论与展望76-78
• 7.1 全文总结76
• 7.2 展望76-78
• 参考文献78-82
• 致谢82-83
• 附录 A（攻读学位期间成果目录）83-84
• 附录 B（试验和仿真数据表）84-88

【参考文献】

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本文编号：1124146