某乘用车排气系统声学性能分析及优化

发布时间：2017-07-17 10:30

  本文关键词：某乘用车排气系统声学性能分析及优化

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【摘要】：随着汽车保有量逐年的快速增加,汽车行驶的车外噪声带来了巨大的噪声污染。同时,车内噪声则严重影响驾驶的安全性和乘坐的舒适性。因此,汽车的噪声问题受到了越来越多的关注。作为降低汽车噪声的有效方法,汽车消声器的研发过程也受到越来越多的汽车生产厂家的重视。首先,本文阐述了汽车厂家对该型号排气系统关于声学性能方面的要求,如尾管噪声限制线、壳体辐射噪声限制线、阶次噪声限制线、系统背压限值(65kPa)等。同时,本文也对声学基本概念及排气噪声机理进行了阐述,说明了常用消声部件的消声原理,为后续研究做好准备。在GEM3D软件中建立初始方案的三维模型,再进行有限元网格划分,搭建传递损失计算模型,并进行传递损失仿真计算,得出初始方案在中低频段(280Hz以下)的传递损失较差。同时搭建发动机模型,验证发动机模型功率和扭矩与台架实验数据的误差在允许范围内(±5%),并计算初始方案的尾管噪声、阶次噪声和系统背压,得出中低转速的尾管总噪声较大,高转速时产生较大的再生噪声,2阶、4阶阶次噪声偏高,系统背压偏高。通过台架实验来测量初始方案的稳态和瞬态性能。之后建立Hypermesh网格模型,导入CFD-Fluent中进行流场仿真分析,得出主副消声器在高转速时内部的湍动能云图、速度分布图、压力云图和涡流系数云图。针对初始方案的性能表现,提出两套优化方案A和B,并进行GT-Power一维声学仿真计算分析和CFD-Fluent三维流场仿真计算分析,对三套方案的各项数据结果进行对比分析。在优化方案A和B尾管总噪声均满足目标线要求的情况下,B方案的系统背压最小,2阶、4阶阶次噪声以及高转速时主副消内部因气流摩擦而产生的再生噪声均较小,所以方案B为最佳优化方案。
【关键词】：排气系统消声器 GT-Power CFD-Fluent 发动机台架试验
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U464.134.4
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-16
• 1.1 课题研究背景及意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-12
• 1.3 主机厂的性能要求12-14
• 1.3.1 排气系统噪声要求13
• 1.3.2 其他要求13-14
• 1.4 本课题研究内容14-16
• 第二章 声学基础与排气噪声理论16-27
• 2.1 声学物理量16-19
• 2.1.1 声压16
• 2.1.2 声阻抗率16-17
• 2.1.3 声强17
• 2.1.4 声功率17
• 2.1.5 分贝17-18
• 2.1.6 计权声级18-19
• 2.2 声学方程19-22
• 2.2.1 运动方程19-20
• 2.2.2 连续方程20
• 2.2.3 物态方程20-21
• 2.2.4 声波波动方程21-22
• 2.3 主要排气噪声机理22-25
• 2.3.1 基频排气噪声22-23
• 2.3.2 气柱共振噪声23
• 2.3.3 涡流噪声23-24
• 2.3.4 废气喷注和冲击噪声24
• 2.3.5 亥姆霍兹共振噪声24-25
• 2.4 排气消声器的分类与结构25-27
• 2.4.1 消声器的分类25-26
• 2.4.2 消音单元结构26-27
• 第三章 测试实验设施设备27-39
• 3.1 发动机测控系统27-30
• 3.2 电涡流测功机30-32
• 3.3 智能供油与油耗测量系统32-33
• 3.4 半消声室33-34
• 3.5 数据采集系统34-35
• 3.6 中冷温度调节系统35-36
• 3.7 排气系统性能测试体系36-39
• 第四章 初始方案仿真及实验分析39-70
• 4.1 基于GT-Power的一维声学仿真计算分析39-56
• 4.1.1 排气系统总成40-41
• 4.1.2 初始方案消声器模型的仿真分析41-56
• 4.2 基于CFD-Fluent的三维仿真计算分析56-66
• 4.2.1 模型前处理57-58
• 4.2.2 Fluent求解的数值设定58-60
• 4.2.3 CFD三维仿真计算结果60-66
• 4.3 台架试验测试66-69
• 4.3.1 瞬态实验噪声分析67-68
• 4.3.2 稳态实验噪声分析68-69
• 4.4 本章小结69-70
• 第五章 优化方案的仿真与实验分析70-84
• 5.1 优化方案模型70-72
• 5.2 基于GT-Power声学仿真对比分析72-77
• 5.2.1 传递损失仿真分析72-73
• 5.2.2 发动机耦合模型仿真对比分析73-77
• 5.3 基于CFD-Fluent流场仿真分析77-81
• 5.4 实验测试分析及对比81-82
• 5.5 本章小结82-84
• 总结与展望84-86
• 总结84-85
• 展望85-86
• 参考文献86-91
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果91-92
• 致谢92-93
• 附件93

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本文编号：553183