装载机排气噪声特性研究及消声器优化设计

发布时间：2017-07-31 05:02

  本文关键词：装载机排气噪声特性研究及消声器优化设计

  更多相关文章： 排气噪声 消声器 传递损失 试验设计 模拟退火算法 优化设计

【摘要】：随着我国工业的快速发展,装载机得到广泛应用,但是其排气噪声过大的问题也越来越突出,不仅严重影响驾驶员的乘坐舒适性,同时也降低了工作效率。采取有效措施对排气噪声进行控制,具有重要意义,全文围绕装载机排气噪声特性及消声器优化设计进行研究。本文采用实验手段测取了装载机的排气噪声,并对排气噪声的频谱构成和特性进行分析研究,得出排气噪声组成中的基频噪声和气柱共振噪声是噪声的主要来源,并且集中在中低频率段,而抗性消声器主要用于对中低频噪声的控制。在对排气噪声特性的分析基础上,针对课题需要建立抗性消声器基本消声结构的模型,利用LMS.Virtural.lab和Fluent分别对基本消声结构如扩张腔长度、扩张腔直径、腔体个数和两腔消声器下腔体不同长度、偏置出口管不同位置、内插管、进出口管侧置等的声学性能和流体力学性能进行仿真分析,为消声器的优化改进提供依据。采用声学性能计算中的传递矩阵法建立消声器传递损失的解析模型、采用流体力学性能计算中的半经验计算方法建立消声器压力损失计算的解析模型,并且对所建模型进行验证,用拉丁超立方试验设计生成消声器基本结构参数,基于试验设计(DOE)对消声器参数进行贡献度分析、主效应分析、交互效应分析,为进一步的优化提供依据。在消声器优化设计研究中,分别采用两种方法即根据有限元仿真的结果对消声器进行结构改进设计,基于数值方法中的自适应模拟退火算法(ASA)和多目标模拟退火算法(MOSA)对消声器进行优化设计。在仿真分析中,内插管结构能减少消声器传递损失的通过频率,降低压力损失,对新设计消声器采用内插管结构,结果表明,消声器的声学性能和流体力学性能都得到有效改善。在基于解析模型的数值优化方法中,DOE方法能有效辨识出各参数对消声器传递损失的影响,简化了消声器的优化模型,提高了优化效率,建立消声器在排气噪声峰值频率处传递损失的单目标和多目标优化模型,分别采用ASA和MOSA对消声器进行单目标和多目标优化,其中在多目标优化过程中,进行了双目标和三目标优化,结果表明,单目标优化可使相应峰值频率处的传递损失达到最大值,多目标优化能使全频段整体优化效果较好,但是三目标的Pareto最优解较多,而最终的优化效果和双目标相差不多,考虑到工程中的实际应用,应选择双目标对消声器进行优化设计。本文的研究结论和方法对消声器的优化设计具有参考指导意义。
【关键词】：排气噪声 消声器 传递损失 试验设计 模拟退火算法 优化设计
【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH243;TB535.2
【目录】：

• 中文摘要4-5
• Abstract5-12
• 字母注释表12-13
• 第一章 绪论13-20
• 1.1 选题的背景和意义13-15
• 1.2 国内外研究现状15-18
• 1.2.1 排气噪声特性研究现状15-16
• 1.2.2 消声器优化设计研究现状16-18
• 1.3 论文主要研究内容18-20
• 第二章 装载机排气噪声特性分析及排气噪声控制20-39
• 2.1 引言20
• 2.2 装载机排气噪声频谱测试20-23
• 2.3 排气噪声的频谱构成及产生机理23-29
• 2.4 排气噪声的控制研究29-38
• 2.4.1 从噪声源考虑控制排气噪声29-31
• 2.4.2 从传递路径考虑控制排气噪声31-38
• 2.5 本章小结38-39
• 第三章 基本消声结构的声学和流体力学性能分析39-64
• 3.1 引言39
• 3.2 消声器性能计算方法对比39-43
• 3.2.1 消声器传递损失的声传递矩阵和有限元仿真对比39-41
• 3.2.2 消声器压力损失的半经验计算方法与计算流体力学方法对比41-43
• 3.3 不同扩张腔长度对消声器性能的影响43-50
• 3.4 不同扩张腔直径对消声器性能的影响50-52
• 3.5 不同腔体结构对消声器性能的影响52-55
• 3.5.1 不同腔体个数对消声器性能的影响52-54
• 3.5.2 两腔消声器下腔体不同长度对消声器性能的影响54-55
• 3.6 偏置式出口管对消声器性能的影响55-58
• 3.7 内插管对消声器性能的影响58-62
• 3.8 进出口管侧置对消声器性能的影响62-63
• 3.9 本章小结63-64
• 第四章 消声器解析模型及参数分析64-75
• 4.1 引言64
• 4.2 消声器解析建模及模型验证64-67
• 4.3 拉丁超立方试验设计方法分析67-69
• 4.4 基于试验设计（DOE）的消声器参数分析69-74
• 4.5 本章小结74-75
• 第五章 排气消声器的优化设计75-84
• 5.1 引言75
• 5.2 原始消声器声学性能和流体力学性能分析75-76
• 5.2.1 原始消声器声学性能分析75-76
• 5.2.2 原始消声器流体力学性能分析76
• 5.3 用仿真分析的结果对消声器进行结构改进设计76-78
• 5.4 用改进的模拟退火算法（SA）对消声器进行优化设计78-83
• 5.4.1 改进的模拟退火算法（SA）78-80
• 5.4.2 ASA在消声器单目标优化设计中的应用80-81
• 5.4.3 MOSA在消声器多目标优化设计中的应用81-83
• 5.5 本章小结83-84
• 第六章 总结与展望84-86
• 6.1 全文总结84-85
• 6.2 展望85-86
• 参考文献86-90
• 发表论文和参加科研情况说明90-91
• 致谢91-92

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