某发动机进气系统气动声学及其空气动力性研究

发布时间：2020-09-30 12:00

　　 发动机进气系统气动噪声是汽车最主要的噪声源之一,在安装排气消声器的条件下,进气噪声就变得尤为明显。进气噪声一方面通过进气管口辐射出来,另一方面,由于空滤器是薄壁结构且刚性比较差,容易受到声波激励产生振动而向外辐射噪声。因此,在研究进气噪声时应同时考虑这两方面的因素。进气系统的空气动力性与车辆的燃油经济性密切相关,所以在研究进气系统声学性能的同时,也要考虑其气动性。基于上述结论,本文以整个进气系统为研究对象,通过实验与仿真相结合的方法,分别对进气道产生的气动噪声、空滤器的壳体辐射噪声以及空滤器系统的压力损失进行研究。论文首先进行了空滤器声学和气动性试验。根据国家标准《声学消声器测量方法GB/T4760-1995》在半消声室中搭建试验台架,对空滤器的台架插入损失、辐射噪声和压力损失进行测量。实验的目的主要是探究辐射噪声的水平,为数值模拟提供边界条件。其次,建立进气道-气门-燃烧室系统三维模型,利用GT-Power对发动机进气进行一维仿真,获取气门升程、活塞升程、缸压、进气道压力等参数关系,并以此作为三维流场仿真的边界条件,使用STAR-CCM+进行流场和气动噪声计算。计算结果显示,当进气速度比较大时,在进气门附近产生的气动噪声峰值的平均值可以达到150dB左右。然后,本文从管口辐射噪声和壳体辐射噪声两方面对空滤器的声学性能进行了研究。通过分析空滤器的声学模态、结构模态和耦合模态,得到了三种模态的固有频率和振型。通过对比结构模态和耦合模态,发现二者的固有频率并不相同,表明流体对空滤器的结构模态有一定影响。考虑声源和结构的相互作用,利用AML技术计算了空滤器的壳体辐射噪声,通过分析场点网格上的声压级分布,发现空滤器的壳体辐射噪声与管口辐射噪声水平相当。最后,根据上述内容,论文从两方面改善空滤器的声学性能,1、通过增加谐振腔的方法提高了空滤器的500-900Hz频段的消声性能;2、通过布置加强筋的方法减小了空滤器的壳体辐射噪声。除此之外,在优先考虑声学性能的基础上,进行了波纹管等结构的气动性仿真研究,并进行结构优化,减小了空滤器系统的压力损失。
【学位单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：U464.134.4
【部分图文】：

LMS振动噪声测试仪

功率放大器

声学实验台架

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本文编号：2830818