排气消声器多场性能分析与优化

发布时间：2020-07-07 01:23

【摘要】：随着中国汽车保有量的逐年增加,车辆噪声污染问题愈来愈严重。发动机噪声是整车的主要噪声源之一,而排气噪声作为发动机噪声的主要组成部分,是影响驾乘舒适性的重要因素。如何设计研发消声效果好、排气背压小的排气消声器是工程技术人员关注的焦点。本文结合对典型消声单元压力损失与传递损失的研究结果,以某型车的柴油发动机排气消声器作为研究对象,对其开展台架试验和流场、声场的性能仿真计算,分析其多场性能,提出对原排气消声器的改进与优化方案,并对优化方案进行多场性能分析与验证。本文的主要内容有以下几个部分:(1)首先对排气消声器的研究理论与性能评价指标进行综述,接着在流场分析理论基础上,利用流体分析软件Fluent对扩张式、内插管式和直通穿孔管式消声单元开展压力损失研究,探讨扩张比、内插管长度、穿孔率、穿孔直径等尺寸参数对消声单元压力损失的影响规律,最后根据流体仿真计算结果提出了一种压力损失修正公式,为消声器空气动力学性能分析和预测提供了依据。(2)基于声学有限元法,利用声学仿真软件Virtual.Lab研究典型消声单元尺寸参数对其传递损失的影响规律,并以某柴油发动机排气消声器为研究对象,开展发动机台架试验,得到排气消声器插入损失、功率损失比以及排气噪声频谱特征,对原排气消声器进行压力场、温度场、速度场和声场的性能仿真分析,为下一步优化消声器提供了明确方向。(3)基于对消声单元压力损失和传递损失的研究结果,同时考虑消声器的预留安装空间,对原消声器进行了声学与空气动力学性能的多场优化,并对优化的消声器进行多场性能分析,最后与原消声器进行对比,结果表明所提出的优化方案能够实现多场优化的目的。综上所述,在排气消声器的工程实际问题中,对其开展多场性能分析与试验研究,结合仿真与试验的分析结果,对其进行多场性能优化的研究方法具有一定的理论意义与工程实用性。
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U464.134.4
【图文】：

本文研究框架流程图

使用 CFD 方法对消声单元进行有限元流对消声单元压力损失的影响规律，对已有的压抗性排气消声器的前期性能预测和后期性能改3.1 扩张式消声单元的压力损失研3.1.1 扩张比对压力损失的影响扩张式消声单元又称作膨胀式消声单元，张腔组成，主要是利用管道内声波在管道截面噪声的原理来设计的[68]。扩张式消声单元的基本结构示意图如图 3的比值定义为扩张比。扩张式消声单元的基本管道直径 d=70mm，扩张腔长度 L=250mm，壁件一定的情况下，扩张式消声单元的扩张比对

南京航空航天大学硕士学位论文影响运算速度[69]，若划分得过稀则会影响求解质量检查以保证网格质量，最终得到消声单元=16 时的流体有限元模型如图 3.2 所示。之后将置，设置进口边界条件为速度入口，入口流速垂直于入口边界，进口温度设置为 623K，出口压300K，消声单元壁面材料选择 Q235，其平均散温度设置为 300K，消声器内部壁面设置为绝气成分等效为空气，设置为三维不可压缩流体程，采用一阶迎风离散格式，选择 SIMPLE 算力影响[70]，运算迭代步数设置为 1000 步，进行

【参考文献】

相关期刊论文 前10条

1 邓兆祥;赵海军;赵世举;李沛然;杨杰;;穿孔管消声单元气流再生噪声产生机理[J];内燃机学报;2009年05期

2 王雪仁;缪旭弘;季振林;张天元;;管道和消声器声学性能的试验测量技术研究[J];内燃机工程;2009年02期

3 董红亮;邓兆祥;来飞;;考虑温度影响的消声器声学性能分析及改进[J];振动工程学报;2009年01期

4 李洪亮;谷芳;程魁玉;王务林;潘书杰;;某轿车消声器性能的数值模拟[J];汽车工程;2008年10期

5 罗振华;张先腾;黄锦成;;消声器消声单元的降噪性能研究[J];装备制造技术;2008年03期

6 孟晓宏;金涛;;复杂结构消声器消声特性的数值分析及结构优化[J];振动工程学报;2007年01期

7 张智辉;陈军;王树宗;钟晓峰;;消声器内部流场的数值模拟[J];振动与冲击;2006年06期

8 葛蕴珊;谭建伟;姜磊;宋艳冗;;汽油车进排气系统降低噪声研究[J];汽车技术;2006年11期

9 孟进;韩国华;袁卫平;叶怀汉;;单缸柴油机排气系统声学性能的仿真[J];内燃机工程;2006年03期

10 胡效东;周以齐;方建华;焦培刚;;关于发动机排气管消声器的研究[J];机电产品开发与创新;2006年01期

相关博士学位论文 前2条

1 张纪元;重型柴油机SCR系统应用技术研究[D];山东大学;2013年

2 胡效东;基于CFD仿真和试验的抗性消声器研究[D];山东大学;2007年

本文编号：2744429