基于有限元法的消声器性能分析

发布时间：2017-04-30 16:08

  本文关键词：基于有限元法的消声器性能分析，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着工程机械行业的迅速发展,重型设备的制造规范和用户体验也有了新的要求。其中噪音污染的问题也越来越严重,因此噪音控制也由此受到了高度的重视。工程机械的噪声主要是由于发动机产生的,控制的主要方法就是增加排气消声器。排气消声器的结构简单,且中低频带消声性能较好,可以较为方便的解决发动机噪声问题。因此对消声器的研究也就有了实际的研究价值。本文采用理论分析、仿真分析的方法对某自卸车排气消声器进行了研究。论文的主要工作是利用三维声学仿真软件LMS Virtual lab Acoustics和空气动力学仿真软件Fluent对消声器样机进行改进。首先介绍了消声器研究的理论基础,给出了消声器的五个评价指标,确定了消声器优化的方向。在对简单消声单元研究后得出了结构参数对消声性能以及压力损失的影响,如扩张比、扩张室长度、插入管长度、插入管形式、穿孔管的穿孔孔径以及穿孔率。然后对消声器样机的声学特性进行了分析,根据得到的传递损失曲线可知样机在中高频带的消声性能都没有达到10dB以上,不能满足使用要求;因此在样机结构基础之上对消声器原始结构进行了一定的改动,即在两个较大的扩张腔中增加了一个穿孔隔板,根据仿真结果可知消声器在中频带的消声量有了较大的提高;最后分析了消声器内部流场的分布,认为消声器内部的压力梯度较小,且整体的背压为5.245kPa,满足设计要求。最后确定消声器的最终优化方案为:去除排气尾管上的穿孔结构,并在扩张腔中增加穿孔隔板,增加吸声材料。本文主要的创新点在于把复杂结构的消声器简化为三个结构简单的消声器串联,通过对比各腔的传递损失与消声器整体的传递损失得出去除排气尾管上的穿孔结构可以降低噪声的结论;最终的优化方法是采用在两个较大的扩张腔中间增加一个穿孔隔板,并去除排气尾管上的穿孔结构,通过仿真分析可知这种方法是有效的。
【关键词】：排气消声器 LMS Virtual.lab Acoustics fluent 基本消声单元 传递损失 设计优化
【学位授予单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TU60;TB535.2
【目录】：

• 摘要4-5
• abstract5-9
• 第一章 绪论9-15
• 1.1 论文的研究背景及意义9-11
• 1.2 消音器的国内外研究现状11-14
• 1.2.1 消音器的国外研究现状11-13
• 1.2.2 消声器的国内研究现状13-14
• 1.3 本文的主要研究内容14-15
• 第二章 消声器研究的基本理论15-28
• 2.1 发动机排气噪声产生机理及其控制15-19
• 2.1.1 发动机排气噪声产生机理15-17
• 2.1.2 排气噪声的主要影响因素17-18
• 2.1.3 排气噪声的主要控制方法18-19
• 2.2 声波方程以及流体力学基本方程19-22
• 2.2.1 声波方程19-21
• 2.2.2 流体力学基本方程21-22
• 2.3 消声器评价指标22-27
• 2.3.1 消声器类型简介23-25
• 2.3.2 消声器的评价指标25-27
• 2.4 本章小结27-28
• 第三章 基本消声单元的有限元分析28-45
• 3.1 分析方法简介28-30
• 3.1.1 传递矩阵法28-30
• 3.1.2 数值分析法30
• 3.2 基本消声单元30-43
• 3.2.1 扩张式消声器30-35
• 3.2.2 内插式消声器35-38
• 3.2.3 穿孔管消声器38-42
• 3.2.4 旁支型消声器42-43
• 3.3 本章小结43-45
• 第四章 基于有限元法的消声器分析实例45-59
• 4.1 消声器结构介绍45-46
• 4.2 消声器声学性能的分析46-57
• 4.2.1 消声器样机声学性能的初步分析46
• 4.2.2 消声器的结构模态分析46-49
• 4.2.3 消声器声学分析49-57
• 4.3 本章小结57-59
• 第五章 消声器的优化设计59-72
• 5.1 消声器设计基础59-61
• 5.1.1 消声器声学性能的影响因素59-60
• 5.1.2 消声器设计的技术要点60-61
• 5.1.3 消声器设计的两个主要参数61
• 5.2 样机消声器的优化设计61-67
• 5.2.1 抗性消声器设计的基本方法61-63
• 5.2.2 样机消声器的优化方案63-67
• 5.3 消声器的空气动力学分析67-70
• 5.3.1 消声器空气动力学模型建立与边界条件67-68
• 5.3.2 消声器内部压力分布68-69
• 5.3.3 消声器内部气流流速分布69-70
• 5.4 消声器改进方案总结70-71
• 5.5 本章小结71-72
• 结论与展望72-74
• 参考文献74-78
• 攻读学位期间取得的研究成果78-79
• 致谢79

【参考文献】

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本文编号：337157