基于分流气体对冲原理的柴油机排气消声器分级耦合研究
发布时间：2021-11-19 05:02
加装排气消声器是控制柴油机排气噪声的有效方式。而传统的抗性消声器无法同时满足消声性能好且排气阻力低的综合要求。为此,本课题提出将分流气体对冲消声单元与传统抗性消声单元分级耦合,通过降低消声器内的气流速度实现其综合性能优良的目标。基于该思路试制了柴油机新型消声器,完成了新型消声器的耦合性能分析。本文首先通过柴油机排气噪声测试和频谱分析获得了柴油机的排气噪声特性,并依据柴油机排气噪声特性和不同消声结构的消声特性,按照分级耦合理论提出了柴油机新型消声器的结构耦合模型。通过数学建模、仿真分析和试验验证相结合的方法,完成了新型消声器声学性能、排气阻力性能的耦合研究,评价了柴油机新型消声器的综合性能。得出的主要结论如下:（1）通过柴油机不同转速下的排气噪声测试,获得排气噪声频谱,确定出柴油机的目标消声频段为200Hz内的低频段,应着重考虑50Hz内低频噪声的控制。依据此排气噪声特性,结合消声器分级耦合理论和分流气体对冲降速机理建立了柴油机新型消声器的耦合结构模型。（2）开展柴油机新型消声器声学性能的耦合研究。利用一维声传递矩阵法建立了新型消声器传递矩阵的数学模型,利用Matlab编程分别获得30m...
【文章来源】：内蒙古农业大学内蒙古自治区
【文章页数】：126 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１气体分流对冲消声单元结构示意图??
?基于气体分流对冲原理的柴油机排气噪声控制研究???分流对冲消声单元与传统抗性消声单元的耦合研宄???Ｉ???柴油机排气噪声特性分析??Ｉ??新型消声器的Ｔ结构耦合研宄?＾一—??Ｉ￣＾?声学性能耦合研究?；?排气阻力性能耦合研究?ｈ??－Ｉ?丁丁??利用传递矩阵法建立新型??＾＾??消声器整体传递矩阵＿Ｉ?利用ＣＦＤ软件?｜气流??＾?Ｉ?进行新型消声?再生??Ｍａｔｌａｂ编程计算新型消声?器速度尝压?噪声??器传递损失?力尝湍动能?模拟??；?仿真?分析??结构因ｉ对传递损失影响??，????的灵敏度分析???Ｉ?Ｉ????试验验证???＾?Ｉ?￣??新型消声器与原机消声器的?新型消声器与原机消声器??自制试验台对照试验?实车对照试验??Ｉ?Ｉ?，丄，彳，，丁７??常?实实实??温?温?车车车??压?传?插燃排??力?递?入油放??损?损?损消性??失?失?失耗能??试试?试试含??验?验?％?ｉｔ??ｉ?ｒ?ｉ?＾?ｉ?ｉ??新型消声器耦合性能评价??？?Ｉ??柴油机新型消声器分级耦合理论方法??图２技术路线图??Ｆｉｇ．２?Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ?Ｒｏａｄｍａｐ??
性消声单元的耦合研究??２．１消声器声学性能的评价指标??反映抗性消声器降噪性能的常见评价指标包括传递损失、插入损失和消声量三??项＿。??（１）传递损失（ＴＬ）是指当消声器出口为无反射端时，入口处和出口处的入射声??功率级与透射声功率级的差值。传递损失只与消声器本身结构有关，所以被广泛应??用于抗性消声器消声性能的理论研究中。而传递损失的实际测量较为困难，原因是??消声器管道入射声压和透射声压的测试值难以准确获得。若进行传递损失的实测，??通常在消声器尾口设置一个全吸音末端，如图３所示。???１管道??????声源?，?消声器?■?全吸音???「Ｉ?？．．ｈ????入口测点?出口测点??图３传递损失测试示意图??Ｆｉｇ．３?Ｓｋｅｔｃｈ?ｏｆ?ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ?ｌｏｓｓ?ｔｅｓｔ??（２）插入损失（ＩＬ）是指加装消声器前后，由消声器管口向外辐射的噪声声功率??级之差，若加装消声器之前和之后的声场分布基本一致，则插入损失等于给定测点??加装消声器前后的声压级之差。插入损失不属于消声器特有的属性，它体现了整个??系统在加装消声器前后实际降噪性能的变化。插入损失的实测比较容易，在现场试??验中得到普遍使用，测试示意图如图４所示，其中图４ａ为直管出口测点的排气噪声??测试，图４ｂ为加装消声器后出口测点的噪声测试。???１?管道??賴ｋｒ＾－??声级计占??ａ）直管声压级测试图???１?管道????声源?一■消声器?Ｉ?Ｊ?ｆ??声级计ｆｔ??ｂ）消声器声压级测试图??图４插入损失测试示意图??Ｆｉｇ．４?Ｓｋｅｔｃｈ?ｏｆ?ｉｎｓｅｒｔｉｏｎ?ｌｏｓｓ?ｔｅｓｔ
【参考文献】：
期刊论文
[1]撞击流对喷雾燃烧强化机理的数值模拟[J]. 杜敏,卢麒丞,宋亮,黄彬,罗明,王助良. 江苏大学学报(自然科学版). 2019(06)
[2]分流气体对冲消声器内流场及再生噪声分析[J]. 霍黎明,武佩,苏赫,范秀琴,张永安,马彦华. 噪声与振动控制. 2019(02)
[3]膨胀腔消声器声学和阻力特性的研究及应用[J]. 刘夫云,刘仁顺,张智聪,李宽. 机械设计与制造. 2019(02)
[4]并联偏置扩张腔消声器综合性能研究[J]. 葛隽宇,张杰,姚新改,徐靖鉴. 煤炭技术. 2018(09)
[5]汽车排气消声器性能分析及改进[J]. 赵东,高小新,杨亮,褚志刚,郑飞. 声学技术. 2018(03)
[6]拖拉机分流气体对冲排气消声器压力损失的研究[J]. 霍黎明,武佩,张永安,薛晶,马彦华. 农机化研究. 2018(06)
[7]一种特殊结构消声单元的声学性能预测与分析[J]. 张永安,马彦华,武佩,苏赫,薛晶. 内燃机学报. 2017(04)
[8]对冲孔对分流气体对冲消声单元压力损失的影响[J]. 苏赫,马彦华,武佩,张永安,薛晶. 内燃机学报. 2017(02)
[9]基于传递矩阵法车用抗性消声器结构优化设计[J]. 王瑞星,闫凤,程慧娟. 机械设计与制造. 2016(12)
[10]简单抗性消声器气流再生噪声研究[J]. 高小新,匡芳,褚志刚. 汽车工程学报. 2016(06)
博士论文
[1]分流气体对冲消声结构声学特性的理论分析与试验研究[D]. 张永安.内蒙古农业大学 2018
[2]柴油机分流气体对冲排气消声单元气流速度分析研究[D]. 苏赫.内蒙古农业大学 2017
[3]半主动阻抗复合式消声器声学与空气动力性能研究[D]. 白晓天.沈阳工业大学 2016
[4]内燃机进、排气系统声学分析的三维时域脉冲法[D]. 刘联鋆.浙江大学 2013
[5]内燃机消声器气流再生噪声研究[D]. 赵海军.重庆大学 2010
[6]车用发动机排气噪声有源主动控制管道模拟研究[D]. 马家义.吉林大学 2009
[7]基于CFD的工程机械抗性消声器设计与性能分析[D]. 方建华.山东大学 2009
硕士论文
[1]汽车排气消声器的结构与性能研究[D]. 顾倩霞.江苏大学 2019
[2]柴油机消声装置设计匹配与声学性能研究[D]. 席文倩.辽宁工业大学 2019
[3]考虑热声固耦合某车用排气消声器声学特性研究[D]. 杜华蓉.南京航空航天大学 2019
[4]汽车排气消声器无流与有流消声性能分析[D]. 孙鹏飞.南京航空航天大学 2019
[5]排气消声器多场性能分析与优化[D]. 谭延峥.南京航空航天大学 2018
[6]汽车排气消声器的声学和空气动力学性能及其设计仿真研究[D]. 范建祥.上海应用技术大学 2017
[7]消声器综合性能实验台声学设计研究[D]. 李政.重庆大学 2017
[8]基于CFD的消声器声学及流体动力学性能分析[D]. 田赛龙.天津大学 2017
[9]控制排气管道低频噪声的半主动消声装置研究[D]. 朱亚伟.中北大学 2016
[10]基于CFD的消声器气流再生噪声数值计算[D]. 尹潞刚.江苏大学 2016
本文编号：3504344
【文章来源】：内蒙古农业大学内蒙古自治区
【文章页数】：126 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１气体分流对冲消声单元结构示意图??
?基于气体分流对冲原理的柴油机排气噪声控制研究???分流对冲消声单元与传统抗性消声单元的耦合研宄???Ｉ???柴油机排气噪声特性分析??Ｉ??新型消声器的Ｔ结构耦合研宄?＾一—??Ｉ￣＾?声学性能耦合研究?；?排气阻力性能耦合研究?ｈ??－Ｉ?丁丁??利用传递矩阵法建立新型??＾＾??消声器整体传递矩阵＿Ｉ?利用ＣＦＤ软件?｜气流??＾?Ｉ?进行新型消声?再生??Ｍａｔｌａｂ编程计算新型消声?器速度尝压?噪声??器传递损失?力尝湍动能?模拟??；?仿真?分析??结构因ｉ对传递损失影响??，????的灵敏度分析???Ｉ?Ｉ????试验验证???＾?Ｉ?￣??新型消声器与原机消声器的?新型消声器与原机消声器??自制试验台对照试验?实车对照试验??Ｉ?Ｉ?，丄，彳，，丁７??常?实实实??温?温?车车车??压?传?插燃排??力?递?入油放??损?损?损消性??失?失?失耗能??试试?试试含??验?验?％?ｉｔ??ｉ?ｒ?ｉ?＾?ｉ?ｉ??新型消声器耦合性能评价??？?Ｉ??柴油机新型消声器分级耦合理论方法??图２技术路线图??Ｆｉｇ．２?Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ?Ｒｏａｄｍａｐ??
性消声单元的耦合研究??２．１消声器声学性能的评价指标??反映抗性消声器降噪性能的常见评价指标包括传递损失、插入损失和消声量三??项＿。??（１）传递损失（ＴＬ）是指当消声器出口为无反射端时，入口处和出口处的入射声??功率级与透射声功率级的差值。传递损失只与消声器本身结构有关，所以被广泛应??用于抗性消声器消声性能的理论研究中。而传递损失的实际测量较为困难，原因是??消声器管道入射声压和透射声压的测试值难以准确获得。若进行传递损失的实测，??通常在消声器尾口设置一个全吸音末端，如图３所示。???１管道??????声源?，?消声器?■?全吸音???「Ｉ?？．．ｈ????入口测点?出口测点??图３传递损失测试示意图??Ｆｉｇ．３?Ｓｋｅｔｃｈ?ｏｆ?ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ?ｌｏｓｓ?ｔｅｓｔ??（２）插入损失（ＩＬ）是指加装消声器前后，由消声器管口向外辐射的噪声声功率??级之差，若加装消声器之前和之后的声场分布基本一致，则插入损失等于给定测点??加装消声器前后的声压级之差。插入损失不属于消声器特有的属性，它体现了整个??系统在加装消声器前后实际降噪性能的变化。插入损失的实测比较容易，在现场试??验中得到普遍使用，测试示意图如图４所示，其中图４ａ为直管出口测点的排气噪声??测试，图４ｂ为加装消声器后出口测点的噪声测试。???１?管道??賴ｋｒ＾－??声级计占??ａ）直管声压级测试图???１?管道????声源?一■消声器?Ｉ?Ｊ?ｆ??声级计ｆｔ??ｂ）消声器声压级测试图??图４插入损失测试示意图??Ｆｉｇ．４?Ｓｋｅｔｃｈ?ｏｆ?ｉｎｓｅｒｔｉｏｎ?ｌｏｓｓ?ｔｅｓｔ
【参考文献】：
期刊论文
[1]撞击流对喷雾燃烧强化机理的数值模拟[J]. 杜敏,卢麒丞,宋亮,黄彬,罗明,王助良. 江苏大学学报(自然科学版). 2019(06)
[2]分流气体对冲消声器内流场及再生噪声分析[J]. 霍黎明,武佩,苏赫,范秀琴,张永安,马彦华. 噪声与振动控制. 2019(02)
[3]膨胀腔消声器声学和阻力特性的研究及应用[J]. 刘夫云,刘仁顺,张智聪,李宽. 机械设计与制造. 2019(02)
[4]并联偏置扩张腔消声器综合性能研究[J]. 葛隽宇,张杰,姚新改,徐靖鉴. 煤炭技术. 2018(09)
[5]汽车排气消声器性能分析及改进[J]. 赵东,高小新,杨亮,褚志刚,郑飞. 声学技术. 2018(03)
[6]拖拉机分流气体对冲排气消声器压力损失的研究[J]. 霍黎明,武佩,张永安,薛晶,马彦华. 农机化研究. 2018(06)
[7]一种特殊结构消声单元的声学性能预测与分析[J]. 张永安,马彦华,武佩,苏赫,薛晶. 内燃机学报. 2017(04)
[8]对冲孔对分流气体对冲消声单元压力损失的影响[J]. 苏赫,马彦华,武佩,张永安,薛晶. 内燃机学报. 2017(02)
[9]基于传递矩阵法车用抗性消声器结构优化设计[J]. 王瑞星,闫凤,程慧娟. 机械设计与制造. 2016(12)
[10]简单抗性消声器气流再生噪声研究[J]. 高小新,匡芳,褚志刚. 汽车工程学报. 2016(06)
博士论文
[1]分流气体对冲消声结构声学特性的理论分析与试验研究[D]. 张永安.内蒙古农业大学 2018
[2]柴油机分流气体对冲排气消声单元气流速度分析研究[D]. 苏赫.内蒙古农业大学 2017
[3]半主动阻抗复合式消声器声学与空气动力性能研究[D]. 白晓天.沈阳工业大学 2016
[4]内燃机进、排气系统声学分析的三维时域脉冲法[D]. 刘联鋆.浙江大学 2013
[5]内燃机消声器气流再生噪声研究[D]. 赵海军.重庆大学 2010
[6]车用发动机排气噪声有源主动控制管道模拟研究[D]. 马家义.吉林大学 2009
[7]基于CFD的工程机械抗性消声器设计与性能分析[D]. 方建华.山东大学 2009
硕士论文
[1]汽车排气消声器的结构与性能研究[D]. 顾倩霞.江苏大学 2019
[2]柴油机消声装置设计匹配与声学性能研究[D]. 席文倩.辽宁工业大学 2019
[3]考虑热声固耦合某车用排气消声器声学特性研究[D]. 杜华蓉.南京航空航天大学 2019
[4]汽车排气消声器无流与有流消声性能分析[D]. 孙鹏飞.南京航空航天大学 2019
[5]排气消声器多场性能分析与优化[D]. 谭延峥.南京航空航天大学 2018
[6]汽车排气消声器的声学和空气动力学性能及其设计仿真研究[D]. 范建祥.上海应用技术大学 2017
[7]消声器综合性能实验台声学设计研究[D]. 李政.重庆大学 2017
[8]基于CFD的消声器声学及流体动力学性能分析[D]. 田赛龙.天津大学 2017
[9]控制排气管道低频噪声的半主动消声装置研究[D]. 朱亚伟.中北大学 2016
[10]基于CFD的消声器气流再生噪声数值计算[D]. 尹潞刚.江苏大学 2016
本文编号：3504344
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