消声器声—固耦合数值仿真与特性分析

发布时间：2020-05-18 09:54

【摘要】：进排气噪声是内燃机最主要的噪声源,控制内燃机进排气噪声最简单的措施就是采用消声器。通常,在进行消声器声学性能计算时,默认壳体为刚性壁面,忽略了消声器壳体向外辐射的声能量,即只考虑声波通过管口的辐射。实际上,当消声器尺寸比较大、壳体比较薄时,消声器出口的辐射噪声级与壳体辐射的噪声级相差不大,此时消声器壳体的辐射噪声不能被忽略,需要建立考虑声-固耦合效应的消声器声学性能计算方法,进而分析结构对消声器声学特性的影响规律。本文以两级膨胀腔消声器和三通穿孔消声器为研究对象,首先建立消声器内部声腔模型,使用声学有限元法计算消声器的传递损失和声学模态,并得到消声器内部声压分布云图。然后建立消声器壳体的结构模型,使用结构有限元法计算并分析消声器的结构模态。最后,建立消声器内部声腔-壳体-外部声场的有限元-无限元计算模型,进行声-固耦合计算得到消声器的传递损失。通过对比刚性壁模型计算结果与声-固耦合模型计算结果,分析声-固耦合效应对消声器声学特性的影响。详细研究了材料厚度对消声器传递损失的影响,为消声器声学性能计算时是否需要考虑声-固耦合效应提供指导。通过声-固耦合计算可以得到消声器壳体辐射噪声级和出口辐射噪声级,进而通过对比分析二者的贡献度。针对壳体较薄的消声器,取外部观测点,采用格林函数分析法,可以得到消声器壳体各单元对观测点声压级的贡献量。对贡献量大的结果进行适当加厚或者敷设阻尼材料,可以减少消声器的壳体辐射噪声,从而改善消声器的总体声学性能。
【图文】：

哈尔滨工程大学硕士学位论文住，并将弹性结构体和流体用有限元离散；（2）将外的有限元和无限元的单元节点相匹配。无限元法的近似的无反射声的边界条件，使内部的声场和结构振构外表面的边界解，Helmholtz 积分方程计算外层流界之间采用传统的有限元，而人工边界外采用无限元

器进出口满足平面波要求时，利用传递矩阵法可以得到消声器进点振速的关系，即消声器的传递损失。管道平面波截止频率[48]为1.8412cut offcf a 进出口边界条件具有轴对称性，其平面波截止频率为3.8322cut offcf a 声器的进出口管的面积较大，那么平面波截止频率就会比较低。对的消声器，在进出口管道平面波截止频率以上，可使用管道声模态损失[49]。在出口处设置无反射边界条件，，消声器的传递损失表示110log( )intrWTLW 消声器入口处进入的声功率，trW 代表传递到消声器出口面上的声-固耦合的消声器传递损失
【学位授予单位】：哈尔滨工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TK403

【参考文献】

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本文编号：2669545