考虑气流和温度因素的内燃叉车排气消声器声学性能研究

发布时间：2017-04-02 15:08

  本文关键词：考虑气流和温度因素的内燃叉车排气消声器声学性能研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：内燃发动机排出的高速高温气流通过消声器时,在消声器内部形成很复杂的流场和温度场,即消声器内部各处的气体流速和温度变化较大。流速和温度的变化会改变声波在消声器中的传播规律,影响消声器的声学性能。要准确地通过仿真预测出消声器的声学性能,必须要考虑气流和温度的因素。然而,现阶段的仿真中通常是将其内部流场及温度场简化为恒流和恒温场,抑或是简化为均匀流场、线性梯度温度场进行分析,会引起较大的误差。本文以某内燃叉车排气消声器为研究对象,在考虑气流和温度影响的情况下,对其声学性能进行研究。主要工作内容归纳如下:(1)基于流场分析理论,利用Fluent软件模拟排气消声器内部流体的流动与换热,计算排气消声器在发动机怠速和最高速工况下内部的速度场与温度场。(2)将Fluent软件计算出来的传热边界条件,导入到排气消声器壳体稳态温度场的计算模型中,并用Ansys workbench稳态热分析模块,仿真得到消声器壳体的稳态温度分布,通过与试验结果的对比,间接地验证排气消声器内部流场仿真分析的正确性。(3)结合速度场和温度场分析结果,利用声学仿真软件对排气消声器传递损失进行计算,并与常温常压下得到的排气消声器传递损失曲线进行对比,分析了考虑气流和温度影响的排气消声器声学性能。(4)基于排气消声器声学性能仿真分析结果,改进消声器内部结构,并对改进后的排气消声器进行声学仿真分析。对比改进前后排气消声器的声学传递损失曲线,表明改进后的排气消声器在大多数频段内的传递损失都高于原排气消声器,整体消声效果提高。(5)试验测试内燃叉车的排气噪声,得出安装改进后排气消声器和安装原排气消声器的叉车在怠速和最高速工况下排气噪声的A计权声压级和频谱。验证了排气消声器的改进效果,并说明了对排气消声器进行仿真分析时,考虑气流和温度因素对其声学性能影响的重要性。
【关键词】：内燃叉车 排气消声器 气流 温度 声学性能
【学位授予单位】：浙江工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH242
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 符号说明11-13
• 第1章 绪论13-19
• 1.1 本研究的目的和意义13-14
• 1.2 消声器声学性能的研究现状14-18
• 1.2.1 消声器声学性能的研究方法14-16
• 1.2.2 考虑气流影响的消声器声学性能的研究16-17
• 1.2.3 考虑温度影响的消声器声学性能的研究17-18
• 1.3 主要工作内容18-19
• 第2章 排气消声器分析中的基础理论19-27
• 2.1 引言19
• 2.2 流场分析理论19-22
• 2.2.1 流体流动及换热的控制方程19-22
• 2.2.2 标准k-ε 湍流方程22
• 2.3 排气消声器传热的基本形式22-24
• 2.4 三维声波方程24-25
• 2.5 本章小结25-27
• 第3章 气流和温度对消声器声学性能的影响27-35
• 3.1 引言27
• 3.2 气流对消声器声学性能影响的表现形式27-30
• 3.2.1 气流对声波波动方程的影响27-28
• 3.2.2 气流对穿孔声阻抗的影响28-30
• 3.2.3 气流再生噪声30
• 3.3 热声理论30-33
• 3.3.1 温度对气体属性的影响30-32
• 3.3.2 温度对声传播的影响32-33
• 3.4 本章小结33-35
• 第4章 排气消声器的CFD分析35-51
• 4.1 引言35
• 4.2 有限体积法及其基本思想35
• 4.3 FLUENT软件及分析流程35-36
• 4.4 流场计算网格36-38
• 4.5 气体介质压缩性38
• 4.6 流场分析的边界条件38
• 4.7 内燃叉车排气消声器的内流场分析38-49
• 4.7.1 内燃叉车排气消声器结构38-39
• 4.7.2 排气消声器内流场分析模型的建立39-40
• 4.7.3 排气消声器内流场分析边界条件40-41
• 4.7.4 仿真计算及结果分析41-49
• 4.8 本章小结49-51
• 第5章 内燃叉车排气消声器壳体稳态温度场分析51-61
• 5.1 引言51
• 5.2 稳态的传热分析51-52
• 5.3 内燃叉车排气消声器壳体温度场仿真52-55
• 5.3.1 有限元模型的建立52-53
• 5.3.2 材料属性的定义及边界条件的施加53-54
• 5.3.3 排气消声器壳体温度场仿真结果及分析54-55
• 5.4 排气消声器壳体温度试验测量55-57
• 5.5 仿真结果与试验结果对比分析57-59
• 5.6 本章小结59-61
• 第6章 内燃叉车排气消声器声学性能仿真分析及试验61-77
• 6.1 引言61
• 6.2 消声器声学性能的评价61-63
• 6.3 内燃叉车排气消声器传递损失分析63-66
• 6.3.1 内燃叉车排气消声器声学网格模型的建立63-65
• 6.3.2 仿真计算及传递损失分析65-66
• 6.4 考虑气流和温度影响的排气消声器声学性能仿真分析66-69
• 6.4.1 排气消声器流场数据和声学网格耦合关系的建立66
• 6.4.2 排气消声器声学性能分析66-68
• 6.4.3 考虑气流影响的排气消声器声学性能分析68-69
• 6.4.4 考虑温度影响的排气消声器声学性能分析69
• 6.5 内燃叉车排气消声器改进设计及声学仿真分析69-72
• 6.5.1 内燃叉车排气消声器结构改进69-70
• 6.5.2 声学仿真分析70-72
• 6.6 内燃叉车排气噪声测试试验72-74
• 6.6.1 试验过程72
• 6.6.2 试验结果72-74
• 6.6.3 试验结果分析74
• 6.7 本章小结74-77
• 第7章 总结与展望77-79
• 7.1 总结77
• 7.2 创新点77-78
• 7.3 展望78-79
• 附录79-83
• 参考文献83-87
• 致谢87-89
• 攻读学位期间参加的科研项目和成果89

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