半主动阻抗复合式消声器声学与空气动力性能研究

发布时间：2019-02-11 15:18

【摘要】：随着科技的不断发展,人们对汽车的舒适性要求日益提高,其中汽车的振动噪声平顺度(Noise Vibration Harshness, NVH)作为影响汽车舒适性的一个重要因素逐渐成为了研究重点。消声器是汽车排气系统中的重要组成元件之一,其性能的好坏对排气系统甚至整车的性能评价起着至关重要的作用。作为影响汽车NVH性能的重要元件,消声器声学性能及空气动力性能的优化与提升对改善汽车NVH性能有着重大的研究价值,并对降低噪声排放,减少环境噪声污染有着深远的环境意义与社会意义。汽车排气噪声具有宽频带特性,且随着发动机工况的改变在全频段变化较大。而目前普遍应用的消声器受空间限制,结构单一固定,消声频带窄,对于发动机不同工况下的声源特性适应性差,无法满足日益提高的NVH性能需求。本研究首先针对传统二维解析法无法解决椭圆柱形消声器声学性能计算的问题,引入椭圆柱坐标系推导得出适用于椭圆形消声器声学性能求解的三维分析法,并将理论计算值与实验测量值进行对比,证实了三维分析法对于单腔及多腔椭圆形消声器的适用性与精确性。之后通过确定边界声反射透射条件将该方法推广到多腔,并将单腔与多腔消声器计算结果与测量结果进行对比,对消声器声学性能随腔数增多的变化趋势进行了归纳总结,分析了单腔与多腔计算结果与测量结果之间的误差产生原因,为进一步优化算法提供了参考。以三维分析法为理论基础对阻抗复合式消声器的声学性能进行了研究,指出了影响阻抗复合式消声器声学性能的结构参数,并采用单一变量法系统地研究了每个结构参数对消声器全频段声学性能的影响情况。针对汽车排气噪声的宽频带特性,总结了阻抗复合式消声器中的高频段阻性消声作用与低频段抗性消声作用随消声器内部参数的变化规律,为提升消声器声学性能,拓宽消声频带提供了一个可选方向。针对被动式消声器对不同声源条件的适应性差的特点,提出一种可变内部参数式横流半主动阻抗复合消声器结构,可以通过调节其内部参数改变出口端剩余声量大小及频率特性。调节其内部参数,在不同声源条件下对其出口端剩余声量进行测量,对测量结果进行A计权滤波以模拟人的实际感受,分析滤波结果的幅值及频率特性,总结剩余声量随消声器内部参数的变化规律。通过计算不同频段内剩余声能量比归纳得出控制器动作边界条件,以保证半主动消声器对不同工况的适应性。针对被动式消声器设计过程中无法同时优化声学性能和空气动力性能的问题,提出一种可变内部结构式半主动阻抗复合消声器结构,可以通过调节可变结构件开启度实现内部气流模式的改变,并改变消声器的声学性能与空气动力学性能。通过实验对两个可变结构件开启度同步变化与非同步变化时消声器的消声量及压力损失进行测量,并总结消声量及压力损失随可变结构件开启度变化趋势。在此基础上确定半主动消声器在不同需求时的调节方式,以实现半主动消声器声学性能与空气动力性能的统筹优化。
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【学位授予单位】：沈阳工业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U464.134.4

【参考文献】