涡轮增压发动机进气系统噪声控制研究

发布时间：2020-10-27 00:48

　　为了提高汽车发动机的动力性和燃油经济性以及改善其排放特性,增压技术广泛应用于车用发动机,涡轮增压发动机已成为车用发动机的基本机型之一。但涡轮增压器的使用让汽车的噪声问题更为凸显,且涡轮增压器的噪声问题主要体现在包括压气机在内的进气系统。随着现代社会对于包括噪声在内的整车NVH(Noise、Vibration、Harshness)性能的要求越来越高,对于涡轮增压进气系统噪声产生及其控制的研究十分必要,且具有重要意义。压气机是涡轮增压进气系统的功能元件和主要噪声源。本文首先建立压气机计算模型,对压气机内部流场特征进行仿真计算,研究分析叶轮区域,无叶扩压器和蜗壳区域的的气流速度和压力分布情况。并在定常流场的基础上采用宽带噪声源模型法对其进行声功率分布计算,分析结果表明,叶轮区域是压气机主要噪声源,且在叶轮入口的叶片前缘和靠近压气机壳体的叶尖部分声功率级最大。并在非定常流场的基础上采用声类比法仿真计算得出压气机内部不同地方的噪声频谱特性。在压气机模型的基础上建立包括泄压阀和泄压管在内的泄压流通模型,对其进行流场和声场的数值计算并分析泄压工况噪声产生机理和主要噪声源。对泄压通道进行优化设计,从噪声产生角度对泄压噪声进行控制。分析结果表明压气机叶轮和泄压阀是泄压工况噪声的主要噪声源,通过改变泄压管在低压管的接入位置至压气机进口距离可以降低泄压工况叶轮区域的气流噪声。根据仿真结果,对存在明显泄压噪声问题的某车型进行泄压系统改制,对比分析改制前后的车内泄压噪声测试结果得出车内泄压噪声得到较大程度改善。针对某一增压进气系统噪声工程问题,从传播途径上进行噪声控制。对问题噪声进行测试后,通过分析客观数据结合主观评价的方法,根据优化目标,确定出问题噪声关键频段。排查噪声的主要传递路径,诊断出各关键频段的噪声辐射位置。针对问题提出降噪措施,最后实车测试验证了上述方案的噪声控制效果较好,达到优化目标值。
【学位单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：U464.134.4
【部分图文】：

涡轮增压器,进气量,涡轮增压发动机,压气机叶轮

研究现状及分析轮增压技术发展概论是近年来应用最广的一种增压进气技术，涡轮增压器主要成，其中，涡轮机叶轮和压气机叶轮通过增压器轴刚性连接原理是从发动机排气歧管排出的高温高压废气以一定角度而带动同轴的压气机叶轮高速旋转，压缩空气，提高进气积的进气量，从而达到增加发动机功率，同时降低油耗。后，功率可提高 20%到 50%，甚至 100%，油耗降低 5%到微粒和有害成分也显著降低[8]。由此可见，涡轮增压技术的机的动力性、经济性和排放特性。特别地，在高原地区，密度的减小，使得发动机进气量减小，而涡轮增压发动机气温度会上升，而涡轮后背压会减小，从而使增压器转速进气量，即自动补偿进气流量，因此，涡轮增压发动机对适应能力[9]。

压气机,几何模型,整机

ENT 对压气机在不同转速工况下的流场进行仿真计算，结合仿真结果对压气部流场进行分析。并在此基础上采用 FLUENT 软件自身嵌带的宽带噪声源模 FW-H 声学模型对其气动噪声进行计算分析。压气机计算模型的建立1 压气机几何模型本文的研究对象是车用涡轮增压器离心压气机，结构较为特殊复杂，特别是叶片曲面以及蜗壳等，都对建模工作要求较高。考虑 FLUENT软件包中 Gamb模能力有限，因此采用功能更全的三维 CAD 软件 CATIA 进行建模。压气机模型建立主要分为四部分：进气道、叶轮、扩压器和蜗壳，如图所示。该型机采用轴向渐缩进气道，叶轮采用前倾后弯式叶片，主叶片和分流叶片各 1叶片均布，如图所示。扩压器为无叶扩压器，蜗壳形状为周向圆形变截面。后续模型网格划分和动静流域的处理等工作的方便，将压气机流域分其中成部分：进气道、叶轮流道、无叶扩压器蜗壳流道。

叶轮模型