汽车排气消声器再生噪声分析与优化

发布时间：2020-06-29 10:31

【摘要】：汽车的发展使人们的交通出行更加便捷,但随其保有量的激增,也给社会带来一系列的负面问题,车辆行驶过程中所产生的噪声等问题逐渐引起人们的关注。据相关研究表明,车辆行驶所发出的噪声已经成为城市环境噪声的主要噪声源。通常情况下,在排气系统中安装消声器是降低汽车噪声的主要方式,消声器的声学性能对汽车噪声的控制起到至关重要的作用。随着车辆行驶的高速化发展,再生噪声对消声器声场特性的影响日趋显著。因此,开展再生噪声特性的研究对于开发出性能优良的消声器具有十分重要的意义。本文首先采用数值分析的方法从流速、压力和湍动能三个方面分析三种典型的基本消声器内部气流流动状况,并结合Fluent中宽频噪音模型预测不同消声器腔体内再生噪声的分布。其次,构建不同消声器的声学有限元模型,并结合文献试验结果验证声学模型的正确性。研究气流流速和消声器主要结构参数(偏置距离、管口直径、插入长度、穿孔大小、穿孔位置)的变化对消声器再生噪声的影响,并总结相关变化趋势。最后,以降低排气管出口处的再生噪声声压级作为优化目标,采用响应曲面法完成多腔消声器的优化设计。优化后的消声器相比优化前再生噪声声压级降低2.835d B,该方法减少了优化设计过程中迭代求解的次数,缩短了计算求解的时间,能够广泛运用于再生噪声和其他声学性能的优化问题中。
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U464.134.4
【图文】：

消声器,气流,内插管消声器,排气管

10华中科技大学硕士学位论文图2-1 内插管式消声器结构简图（1）同轴式内插管消声器消声器入口流速为30m/s时，经稳态计算后得到内插管消声器内部流场分布如下图所示：图2-2 速度云图图2-3 速度流线图从速度云图2-2和速度流线图2-3可以看出，进气管和排气管管道中心处的气流流速比较大，靠近壁面位置的流速减小，这是由于空气具有粘性力性质，气流在管道中流通时产生了沿程能量损失。气流从进气管出口喷出后，沿喷射方向的高速气流将会卷吸附近的低速气流，使之发生旋转而形成较大的漩涡。喷射气流的体积越来越大，气流流速越来越低，只在出口管附近保留着体积逐渐缩小的高速气流，形成喷射气流的势核，由于扩张腔长度的限制，速度势核未完全成型就随周围低速气流流入排气管中。速度势核外焰区域的低速气流在排气管进口处由于截面的突变分成两部分

云图,云图,气流

消声器入口流速为30m/s时，经稳态计算后得到内插管消声器内部流场分布如下图所示：图2-2 速度云图图2-3 速度流线图从速度云图2-2和速度流线图2-3可以看出，进气管和排气管管道中心处的气流流速比较大，靠近壁面位置的流速减小，这是由于空气具有粘性力性质，气流在管道中流通时产生了沿程能量损失。气流从进气管出口喷出后，沿喷射方向的高速气流将会卷吸附近的低速气流，使之发生旋转而形成较大的漩涡。喷射气流的体积越来越大，气流流速越来越低，只在出口管附近保留着体积逐渐缩小的高速气流，形成喷射气流的势核，由于扩张腔长度的限制，速度势核未完全成型就随周围低速气流流入排气管中。速度势核外焰区域的低速气流在排气管进口处由于截面的突变分成两部分，大部分气流随速度势核的高速气流流入排气管中，并使气流的流速增大；少部分低速气流会继续向前流动

【参考文献】