发动机排气噪声及可余热回收特型消声器设计研究
发布时间：2021-04-19 13:39
发动机排气噪声作为车辆的主要噪声源之一,目前主要从噪声的传递路径方面对其进行控制,即采用安装排气消声器的方式。考虑到针对消声器设计方面的研究已经相当成熟,而且结构复杂消声器的安装会导致发动机的排气背压过高,致使排气不畅,进而影响发动机的经济性和动力性。本文从排气噪声的声源和废气余热回收方面入手,以降低燃烧室-气门-排气道结构的偶极子和四极子噪声声源强度,提高消声器声学性能、空气动力性能和余热回收能力为目标。通过CFD和声学有限元手段研究不同结构参数对发动机排气系统声源和可余热回收特型消声器性能的影响。利用Fluent软件进行气动声学仿真,分析了“燃烧室-气门-排气道”结构气动声源产生的原理及其与发动机转速之间的关系,并提出通过增加排气门过渡圆角半径来降低气动声源强度的措施。通过控制亥姆霍兹共振器颈部形状和共振腔体积不变将共振腔更改为不同形状的圆柱腔,基于声学有限元软件Virtual.Lab研究亥姆霍兹共振噪声产生的原理,探讨其声压级与共振腔形状之间的关系,发现一阶固有频率为亥姆霍兹共振频率;颈部空气柱共振,造成整个腔体声压级较高。研究了气柱固有频率与管道结构参数（长度、弯曲半径、弯曲角...
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：100 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 排气噪声源种类及产生机理
1.3 课题研究现状
1.3.1 排气噪声控制研究现状
1.3.2 消声器余热回收研究现状
1.4 本课题的主要内容
第2章 课题相关声学与流体基础理论
2.1 声学基础理论
2.1.1 声学基本概念
2.1.2 A计权声压级
2.1.3 倍频程
2.1.4 气动声源
2.2 气动声学基本方程
2.2.1 Lighthill方程
2.2.2 FW-H方程
2.3 CFD仿真基础理论
2.3.1 流体力学控制方程
2.3.2 有限体积法
2.3.3 常用湍流模型
2.4 本章小结
第3章 排气系统气动声学仿真研究
3.1 前处理及仿真软件介绍
3.1.1 发动机一维模型建立
3.1.2 模型验证
3.1.3 CFD仿真建模参数及边界条件获取
3.2 气动声学稳态仿真研究
3.2.1 气动声学模型简介
3.2.2 模型建立与网格划分
3.2.3 气动声源仿真研究
3.2.4 超临界排气阶段气动声源仿真研究
3.3 亥姆霍兹共振噪声仿真研究
3.3.1 亥姆霍兹共振频率推导
3.3.2 声学模态理论
3.3.3 声学有限元仿真研究
3.4 排气系统管道气柱共振噪声仿真研究
3.4.1 气柱固有频率有限元理论
N）有限元分析"> 3.4.2 简单管道气柱固有频率（fN）有限元分析
3.5 本章小结
第4章 可余热回收消声器仿真研究
4.1 消声器分类
4.2 消声器性能评价指标
4.2.1 声学性能评价指标
4.2.2 空气动力性能评价指标
4.3 特型消声器性能仿真对比评价
4.3.1 扩张腔形状对其声学性能影响的仿真研究
4.3.2 扩张腔形状对其空气动力性能影响的仿真研究
4.4 可余热回收特型消声器性能评价
4.5 本章小结
第5章 总结与展望
5.1 全文研究总结
5.2 研究展望
参考文献
作者简介和研究成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于改进FxLMS前馈控制算法的高速列车主动控制系统研究[J]. 丁江沨,赵艳菊,帅仁忠. 现代商贸工业. 2019(34)
[2]消声器膨胀腔气流再生噪声产生机理及抑制研究[J]. 刘海涛. 振动与冲击. 2019(16)
[3]喷流气动噪声仿真计算[J]. 刘兴强,黄文超,李红丽. 科学技术与工程. 2019(22)
[4]分流气体对冲消声器内流场及再生噪声分析[J]. 霍黎明,武佩,苏赫,范秀琴,张永安,马彦华. 噪声与振动控制. 2019(02)
[5]基于GT-Power的消声器进气端盖优化分析[J]. 张旭东,王武林,陆兆纳,冒兴峰. 中国农机化学报. 2018(06)
[6]集成式催化消声器三维声场仿真及试验研究[J]. 黄龙,蒋彦龙,王瑜,方堃. 汽车技术. 2017(12)
[7]基于排气余热回收技术的整车性能优化[J]. 王锦艳,陈龙华,李波,颜伟. 汽车实用技术. 2017(21)
[8]基于GT-Power的某汽车排气系统消声器改进[J]. 麻金贺,张鹤,朱帅,吴孟兵,何延刚,杨德银. 汽车实用技术. 2017(12)
[9]基于GT-Power的汽车排气消声器优化设计[J]. 张晋源. 农业装备与车辆工程. 2017(02)
[10]基于GT-Power的汽车消声器降背压优化设计[J]. 丁吉民,胡光辉,严鑫映,左炜晨,何竹革,张利. 汽车实用技术. 2017(02)
博士论文
[1]消声器及穿孔元件声学特性研究[D]. 康钟绪.哈尔滨工程大学 2009
硕士论文
[1]发动机排气系统气流噪声仿真与试验研究[D]. 冯展.武汉理工大学 2018
[2]汽车消声器气流再生噪声多位分析[D]. 刘通.重庆理工大学 2017
[3]基于CFD的消声器气流再生噪声数值计算[D]. 尹潞刚.江苏大学 2016
[4]基于多腔的消声器气流再生噪声研究[D]. 姚杰.重庆大学 2012
[5]排气消声器声学性能时域仿真与实验测量研究[D]. 徐航手.哈尔滨工程大学 2009
本文编号：3147656
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：100 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 排气噪声源种类及产生机理
1.3 课题研究现状
1.3.1 排气噪声控制研究现状
1.3.2 消声器余热回收研究现状
1.4 本课题的主要内容
第2章 课题相关声学与流体基础理论
2.1 声学基础理论
2.1.1 声学基本概念
2.1.2 A计权声压级
2.1.3 倍频程
2.1.4 气动声源
2.2 气动声学基本方程
2.2.1 Lighthill方程
2.2.2 FW-H方程
2.3 CFD仿真基础理论
2.3.1 流体力学控制方程
2.3.2 有限体积法
2.3.3 常用湍流模型
2.4 本章小结
第3章 排气系统气动声学仿真研究
3.1 前处理及仿真软件介绍
3.1.1 发动机一维模型建立
3.1.2 模型验证
3.1.3 CFD仿真建模参数及边界条件获取
3.2 气动声学稳态仿真研究
3.2.1 气动声学模型简介
3.2.2 模型建立与网格划分
3.2.3 气动声源仿真研究
3.2.4 超临界排气阶段气动声源仿真研究
3.3 亥姆霍兹共振噪声仿真研究
3.3.1 亥姆霍兹共振频率推导
3.3.2 声学模态理论
3.3.3 声学有限元仿真研究
3.4 排气系统管道气柱共振噪声仿真研究
3.4.1 气柱固有频率有限元理论
N）有限元分析"> 3.4.2 简单管道气柱固有频率（fN）有限元分析
3.5 本章小结
第4章 可余热回收消声器仿真研究
4.1 消声器分类
4.2 消声器性能评价指标
4.2.1 声学性能评价指标
4.2.2 空气动力性能评价指标
4.3 特型消声器性能仿真对比评价
4.3.1 扩张腔形状对其声学性能影响的仿真研究
4.3.2 扩张腔形状对其空气动力性能影响的仿真研究
4.4 可余热回收特型消声器性能评价
4.5 本章小结
第5章 总结与展望
5.1 全文研究总结
5.2 研究展望
参考文献
作者简介和研究成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于改进FxLMS前馈控制算法的高速列车主动控制系统研究[J]. 丁江沨,赵艳菊,帅仁忠. 现代商贸工业. 2019(34)
[2]消声器膨胀腔气流再生噪声产生机理及抑制研究[J]. 刘海涛. 振动与冲击. 2019(16)
[3]喷流气动噪声仿真计算[J]. 刘兴强,黄文超,李红丽. 科学技术与工程. 2019(22)
[4]分流气体对冲消声器内流场及再生噪声分析[J]. 霍黎明,武佩,苏赫,范秀琴,张永安,马彦华. 噪声与振动控制. 2019(02)
[5]基于GT-Power的消声器进气端盖优化分析[J]. 张旭东,王武林,陆兆纳,冒兴峰. 中国农机化学报. 2018(06)
[6]集成式催化消声器三维声场仿真及试验研究[J]. 黄龙,蒋彦龙,王瑜,方堃. 汽车技术. 2017(12)
[7]基于排气余热回收技术的整车性能优化[J]. 王锦艳,陈龙华,李波,颜伟. 汽车实用技术. 2017(21)
[8]基于GT-Power的某汽车排气系统消声器改进[J]. 麻金贺,张鹤,朱帅,吴孟兵,何延刚,杨德银. 汽车实用技术. 2017(12)
[9]基于GT-Power的汽车排气消声器优化设计[J]. 张晋源. 农业装备与车辆工程. 2017(02)
[10]基于GT-Power的汽车消声器降背压优化设计[J]. 丁吉民,胡光辉,严鑫映,左炜晨,何竹革,张利. 汽车实用技术. 2017(02)
博士论文
[1]消声器及穿孔元件声学特性研究[D]. 康钟绪.哈尔滨工程大学 2009
硕士论文
[1]发动机排气系统气流噪声仿真与试验研究[D]. 冯展.武汉理工大学 2018
[2]汽车消声器气流再生噪声多位分析[D]. 刘通.重庆理工大学 2017
[3]基于CFD的消声器气流再生噪声数值计算[D]. 尹潞刚.江苏大学 2016
[4]基于多腔的消声器气流再生噪声研究[D]. 姚杰.重庆大学 2012
[5]排气消声器声学性能时域仿真与实验测量研究[D]. 徐航手.哈尔滨工程大学 2009
本文编号：3147656
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