进气系统气动性能与声学特性研究开发
发布时间：2017-08-31 09:09
本文关键词：进气系统气动性能与声学特性研究开发
更多相关文章： 进气系统 空气滤清器 进气阻力 进气噪声 数值模拟
【摘要】：进气系统在过滤杂质前提下要尽量减少进气系统的压力损失,较大的空气压降会降低发动机功率,同时进气系统应该具有良好的NVH性能。本文结合进气系统流场局部优化、进气防雪设计、进气系统降噪三方面阐述现代汽车设计技术在进气系统优化设计中的应用,针对一款A级乘用车进气系统运用了CATIA软件建立系统模型,通过CAE软件来进行气动性能、进气防雪性能及声学性能分析,并进行了相关试验研究。气动性能方面,根据进气系统流场分析结果,对进气系统进行了局部结构优化,经过试验验证,仿真和实验结果有很好的一致性,说明局部优化效果良好。由于雪花的流动特性与空气不同,也与雨水不同,同时粒径差异较大,既随空气流动,又受自重与惯性力作用影响,很难通过仿真分析,这是进气系统开发难点所在。确认雪花准确的侵入路径,同时该车型采用了前置式进气口有利于吸入冷空气,但同时会导致雪花侵入,对防雪结构的设计提出了很高的要求。本文通过采用STAT-CD软件进行整车流场及进气系统流场分析同时结合试验验证确认雪花准确的侵入路径。在做好防雪性能的同时,需要兼顾进气温度进气阻力滤清效率等参数。基于以上现状,通过自主设计进气防雪结构,结合仿真分析与试验验证,最终开发的进气系统达到了防雪性能和系统功能的平衡。声学开发方面,对多孔消声管进行了试验研究,测得多孔消声管的声学性能。针对2800r/min对应的4阶噪声峰值,采用消声频率为186Hz左右的谐振腔建立声学模型,进行声学预测和试验确认,最终使进气口噪声与空滤壳体辐射噪声均满足设计要求。针对节气门异响问题,从噪声产生机理、传递路径、优化方案等多角度进行了仿真与试验研究。经过试验确认节气门发出“哧哧”啸叫声为宽频噪声,频率成分主要分布在400Hz-2000Hz,经过车身隔吸声作用,传递到车内噪声集中在1000Hz以下,易感知。急踩油门节气门快速开启后,节气门处提前于发动机加速噪声产生一个峰值,表现为“哧哧”声,进气口和驾驶员内耳处则没有明显峰值,说明进气系统不是“哧哧”声的主要传递路径。节气门覆盖吸音棉后,可减少节气门体向外辐射的噪声,从而一定程度上降低啸叫声。说明通过节气门体直接辐射是节气门处噪声传播的关键路径之一。通过在节气门上覆盖吸音棉,可以达到较好吸音效果。说明从传递路径屏蔽节气门异响效果良好。
【关键词】：进气系统 空气滤清器 进气阻力 进气噪声 数值模拟
【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
- Abstract6-11
- 第一章 绪论11-18
- 1.1 引言11
- 1.2 进气系统气动特性研究现状11-12
- 1.3 进气噪声控制研究现状12-15
- 1.3.1 国外研究现状12-13
- 1.3.2 国内研究现状13-15
- 1.4 本文主要研究内容15-18
- 1.4.1 进气系统的流场分析及优化16
- 1.4.2 进气系统防雪结构设计仿真与试验16
- 1.4.3 进气系统声学开发16-17
- 1.4.4 节气门啸叫噪声试验研究17-18
- 第二章 进气系统计算流体力学与声学基础18-27
- 2.1 进气系统计算流体力学基础18-21
- 2.1.1 控制模型18-19
- 2.1.2 湍流模型介绍19-21
- 2.2 进气系统声学基础21-25
- 2.2.1 进气噪声产生机理21-23
- 2.2.2 噪声评价指标23
- 2.2.3 消声元件声学分析23-25
- 2.3 进气系统评价指标25-27
- 2.3.1 一般评价指标25
- 2.3.2 进气系统阻力和声学评价指标25-27
- 第三章 进气系统流场分析与防雪性能研究27-44
- 3.1 进气系统流场分析与试验验证27-34
- 3.1.1 参数输入27-28
- 3.1.2 滤芯阻力特性的获取28-29
- 3.1.3 进气系统内流场分析29-33
- 3.1.4 进气系统流阻试验33-34
- 3.2 进气系统防雪结构仿真与试验验证34-43
- 3.2.1 原进气系统防雪性能试验34-36
- 3.2.2 防雪方案设计与仿真分析36-42
- 3.2.3 扬雪试验验证42-43
- 3.3 本章小结43-44
- 第四章 进气系统声学仿真与试验研究44-58
- 4.1 声学仿真分析44-48
- 4.1.1 壳体模态分析44-46
- 4.1.2 系统传递损失仿真分析46-48
- 4.2 声学摸底测试48-53
- 4.2.1 多孔吸声管声学试验研究48-49
- 4.2.2 WOT工况进气噪声测量实验49-52
- 4.2.3 空滤壳体辐射噪声测量52-53
- 4.3 声学开发测试53-57
- 4.3.1 带消音管的进气管与原进气系统对比测试54-55
- 4.3.2 方案2声学测试结果及分析55
- 4.3.3 方案3声学测试结果及分析55-56
- 4.3.4 方案4声学测试结果及分析56
- 4.3.5 方案5声学测试结果及分析56-57
- 4.4 本章小结57-58
- 第五章 节气门啸叫噪声试验研究58-67
- 5.1 噪声机理及流场分析58-59
- 5.1.1 噪声机理说明58
- 5.1.2 节气门流场分析58-59
- 5.2 噪声传递路径与控制方式研究59-66
- 5.2.1 原始状态测试60-62
- 5.2.2 脱开进气管与节气门连接测试62-63
- 5.2.3 节气门体覆盖吸音棉测试63-64
- 5.2.4 更换进气歧管方案测试64-65
- 5.2.5 多孔介质管方案测试65-66
- 5.3 本章小结66-67
- 全文总结与展望67-69
- 一、总结67
- 二、展望67-69
- 参考文献69-72
- 攻读硕士学位期间取得的研究成果72-73
- 致谢73-74
- 答辩委员会对论文的评定意见74
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