共振式消声器消声性能的仿真和实验研究

发布时间：2017-09-20 21:19

  本文关键词：共振式消声器消声性能的仿真和实验研究

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【摘要】：共振式消声器常被用于降低汽车排气系统的低频噪声,但因其结构单一和频带较窄等缺点,排气系统的低频噪声很难被完全消除,所以,降低消声器低频噪声、拓宽共振频带和估算共振消声器固有频率是消声器设计时的主要出发点。本文以某款车用排气消声器为研究对象,采用仿真计算和实验测试相结合的研究方法,在分析其结构参数对消声性能影响规律的基础上,开展了消声器共振结构优化设计。首先,分析了该消声器的消声性能。利用有限元法建立了声学模型,仿真结果表明该消声器低频频段消声性能较弱;基于两负载法搭建了消声器传递损失实验台架,对比分析仿真结果与实验结果,验证了建立的声学模型的正确性。其次,建立了单腔共振消声器模型,采用数值和仿真相结合的方法分析总结了消声性能随共振结构的影响规律。基于集中参数模型分析了共振腔结构参数(腔体体积、连接管直接/长度和内插管长度)对共振频率和传递损失的影响;在机械—声学类比模型的基础上提出了消声器共振腔体串联、并联和混联的多自由度弹簧振子公式,通过仿真对比验证了建立的公式的可靠性,利用该公式预测多腔共振的共振频率和对应的传递损失值;分析了穿孔板孔径、孔隙率和板后空腔距离以及双层穿孔板板后空腔距离等结构参数对共振消声器消声性能的影响;通过对单腔共振消声器结构参数的分析总结,为该车用消声器共振结构的改进设计提供了依据。最后,根据上述结果,确定通过两方面进行优化设计:一方面可以通过改变共振腔腔体体积、穿孔板板后空腔距离及孔径大小提高消声器低频降噪能力;另一方面,在前者的基础上,使用双层穿孔板结构提高消声器整体消声性能。改进后的消声器不仅低频频段消声量明显提高且频段变宽,总体消声量得到改善。本文通过对某车用共振式消声器实验分析和优化设计,可提高汽车共振消声器性能,为消声器设计提供技术支持。
【关键词】：共振式消声器 传递损失 声场仿真 优化分析
【学位授予单位】：上海工程技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U464.134.4
【目录】：

• 摘要6-7
• ABSTRACT7-11
• 第一章 绪论11-18
• 1.1 研究背景及意义11-12
• 1.2 国内外研究现状12-16
• 1.2.1 国外研究现状12-14
• 1.2.2 国内研究现状14-16
• 1.3 论文主要研究内容16-18
• 第二章 共振消声器理论基础18-27
• 2.1 平面声波基本特性18-22
• 2.1.1 平面声波基本理论18-20
• 2.1.2 平面声波反射和透射20-22
• 2.2 声学性能评价指标22-24
• 2.2.1 传递损失22
• 2.2.2 插入损失22-23
• 2.2.3 声压级差值23-24
• 2.3 集中参数法24-26
• 2.4 本章小结26-27
• 第三章 共振消声器声场仿真分析与实验验证27-35
• 3.1 消声器声场仿真计算27-30
• 3.1.1 物理模型分析27-28
• 3.1.2 边界条件设定28-29
• 3.1.3 仿真结果分析29-30
• 3.2 消声器传递损失实验验证与分析30-34
• 3.2.1 实验设备31-32
• 3.2.2 实验过程32-33
• 3.2.3 实验和仿真结果验证33-34
• 3.3 本章小结34-35
• 第四章 共振式消声器性能影响因素分析35-57
• 4.1 共振腔结构对消声性能的影响分析35-41
• 4.1.1 结构参数对消声性能的影响35-39
• 4.1.2 内插管对消声性能的影响39-41
• 4.2 腔体布置方式对消声性能的影响分析41-48
• 4.2.1 腔体串联42-45
• 4.2.2 腔体并联45-47
• 4.2.3 多腔共振47-48
• 4.3 穿孔结构对消声性能的影响分析48-56
• 4.3.1 穿孔板吸声结构理论48-50
• 4.3.2 孔径和孔隙率对消声性能的影响50-53
• 4.3.3 穿孔板板后空腔距离53-56
• 4.4 本章小结56-57
• 第五章 共振消声器优化设计57-65
• 5.1 消声器正交试验设计57-62
• 5.1.1 正交试验方法57-58
• 5.1.2 正交试验设计58-62
• 5.2 共振结构优化设计62-64
• 5.3 本章小结64-65
• 第六章 总结与展望65-67
• 6.1 主要结论65
• 6.2 工作展望65-67
• 参考文献67-70
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文及取得的相关科研成果70-71
• 致谢71-72

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