基于遗传算法的消声器结构优化设计研究
发布时间：2022-01-11 05:14
近年来国家对于环境污染问题越来越重视,噪声在环境治理中不容忽视,因此,相关法律法规相继出台,而商用车的噪声问题成为了当下的研究热点,使用消声器是降低车辆进排气系统中噪声最有效的方式,但由于安装位置有限,消声器往往无法达到理想的降噪效果。本文将遗传算法引入到消声器的结构设计过程中,在有限的空间内,使用遗传算法优化消声器结构,通过软件仿真与实验验证相结合的方法进行验证分析,求解消声器的最优结构。主要的研究内容如下:首先,研究了多种消声器的工作原理及声学评价指标,采用声学四端网络法对消声器一维模型进行分析,得到了消声系统中传递损失的理论计算通式,分别建立了膨胀腔消声器、内插管消声器以及亥姆霍兹消声器各自的数学模型,通过对比分析选择传递损失作为评价消声器的声学性能指标。其次,在研究遗传算法的基本思想、特点以及流程的基础上,提出了一种基于实数编码格雷码相结合的编码方式以及最优保存策略的改进遗传算法,加快了算法在运行时的收敛速度,提高了计算性能。但是在对消声器进行结构设计的过程中,涉及到了约束问题,所以使用罚函数对约束进行处理。随后在确定设计变量、约束条件以及目标函数的基础上,将优化算法应用于消声...
【文章来源】：中北大学山西省
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
等效的四端网络
中北大学学位论文122.3消声器的一维计算模型根据声学四端网络的关系，可以建立消声器的一维数学模型[37]，从而得出消声性能的计算公式，如图2-3所示。图2-3消声器的一维计算模型Figure2-3onedimensionalcalculationmodelofmuffler由于声学四端网络是通过类比电路系统得出的，因此存在下列的关系：0101222ppRUpRU(2-18)其中输入阻抗为：12221112122pApBUARBZRiXCRDUCpDU(2-19)从而可以得到：01011011022ppRUZRUZRCRDU(2-20)相对声源来说，输入阻抗1Z即为消声系统的负载，这时声源发出的声功率1W可以表示为：221111221011UpRWRRRX(2-21)当01RR、1X0的时候，声功率取得最大值，这时1W可以表示为：21104pWR(2-22)
中北大学学位论文14示。图2-4膨胀腔消声器示意图及等效图Fig.2-4schematicdiagramandequivalentdiagramofexpansionchambermuffler通过分析可以将结构分解为三个基本单元，并且可以得到：112233112233=ABABABABTCDCDCDCD(2-27)222131232210cosklsinkl10sinkl1sinkl1sinklcosklcjsTssjsjcjcc(2-28)对上式（2-28）进行简化可得：222222cosklsinklsinklcosklcjsTsjc(2-29)当管道的出入口面积相同的情况下，将式（2-29）中的四极参数带入到计算公式中可以求得：2221110lg1sin4TLmklm(2-30)其中，k为波数，2l为膨胀腔的长度，21mS/S为膨胀比。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于数据采集卡的多通道阵列信号采集系统设计[J]. 胥保春,李佩娟,盛云龙,钱厚亮,吴金秋. 电子设计工程. 2019(08)
[2]亥姆霍兹消声器自适应控制方法研究[J]. 安君,吕海峰,陈鹏,袁晓红. 声学技术. 2019(02)
[3]某轻卡进气系统消声器设计与性能评估[J]. 高东东,赵帅,吕勤,范习民,郑超. 内燃机. 2019(01)
[4]企业档案管理信息化系统的建设[J]. 保丽芬. 智富时代. 2018(03)
[5]修建梯级坝的模型的建立[J]. 田冉. 科技展望. 2017(29)
[6]噪声污染的危害及防治措施分析[J]. 闵庆霞. 中国医药指南. 2017(07)
[7]分布估计算法求解矩形件排样优化问题[J]. 马康,高尚. 电子设计工程. 2017(02)
[8]基于Hypermesh的某校车骨架有限元分析[J]. 邓创新,董奎,马苗,袁晓东. 装备维修技术. 2016(02)
[9]声学与CFD分析用于小型挖掘机的噪声控制[J]. 俞松松,韩国胜,季振林,邢树鑫. 噪声与振动控制. 2015(02)
[10]双层微穿孔管消声器传声损失理论计算与分析[J]. 张孟浩,左曙光,相龙洋,胡佳杰. 中南大学学报(自然科学版). 2015(02)
硕士论文
[1]某车型进排气系统噪声分析及消声器设计[D]. 王峰.湖北汽车工业学院 2019
[2]基于COMSOL的消声器声学性能研究[D]. 付强.宁夏大学 2019
[3]汽车排气消声器的结构与性能研究[D]. 顾倩霞.江苏大学 2019
[4]基于优化问题的量子遗传算法研究[D]. 陈垚彤.电子科技大学 2019
[5]管道噪声主动控制系统通道建模的研究[D]. 张欢.陕西科技大学 2019
[6]阻抗复合式排气消声器声学性能研究[D]. 王作为.哈尔滨工程大学 2019
[7]改进罚函数分级遗传算法及其在结构优化设计中的应用[D]. 皇甫尚乾.广州大学 2018
[8]异形腔体压电声衬声学性能研究[D]. 陈鹏.中北大学 2018
[9]膜消声器结构设计及声学性能研究[D]. 安君.中北大学 2018
[10]声学元件多参数测量系统设计及应用[D]. 耿彦章.中北大学 2017
本文编号：3582161
【文章来源】：中北大学山西省
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
等效的四端网络
中北大学学位论文122.3消声器的一维计算模型根据声学四端网络的关系，可以建立消声器的一维数学模型[37]，从而得出消声性能的计算公式，如图2-3所示。图2-3消声器的一维计算模型Figure2-3onedimensionalcalculationmodelofmuffler由于声学四端网络是通过类比电路系统得出的，因此存在下列的关系：0101222ppRUpRU(2-18)其中输入阻抗为：12221112122pApBUARBZRiXCRDUCpDU(2-19)从而可以得到：01011011022ppRUZRUZRCRDU(2-20)相对声源来说，输入阻抗1Z即为消声系统的负载，这时声源发出的声功率1W可以表示为：221111221011UpRWRRRX(2-21)当01RR、1X0的时候，声功率取得最大值，这时1W可以表示为：21104pWR(2-22)
中北大学学位论文14示。图2-4膨胀腔消声器示意图及等效图Fig.2-4schematicdiagramandequivalentdiagramofexpansionchambermuffler通过分析可以将结构分解为三个基本单元，并且可以得到：112233112233=ABABABABTCDCDCDCD(2-27)222131232210cosklsinkl10sinkl1sinkl1sinklcosklcjsTssjsjcjcc(2-28)对上式（2-28）进行简化可得：222222cosklsinklsinklcosklcjsTsjc(2-29)当管道的出入口面积相同的情况下，将式（2-29）中的四极参数带入到计算公式中可以求得：2221110lg1sin4TLmklm(2-30)其中，k为波数，2l为膨胀腔的长度，21mS/S为膨胀比。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于数据采集卡的多通道阵列信号采集系统设计[J]. 胥保春,李佩娟,盛云龙,钱厚亮,吴金秋. 电子设计工程. 2019(08)
[2]亥姆霍兹消声器自适应控制方法研究[J]. 安君,吕海峰,陈鹏,袁晓红. 声学技术. 2019(02)
[3]某轻卡进气系统消声器设计与性能评估[J]. 高东东,赵帅,吕勤,范习民,郑超. 内燃机. 2019(01)
[4]企业档案管理信息化系统的建设[J]. 保丽芬. 智富时代. 2018(03)
[5]修建梯级坝的模型的建立[J]. 田冉. 科技展望. 2017(29)
[6]噪声污染的危害及防治措施分析[J]. 闵庆霞. 中国医药指南. 2017(07)
[7]分布估计算法求解矩形件排样优化问题[J]. 马康,高尚. 电子设计工程. 2017(02)
[8]基于Hypermesh的某校车骨架有限元分析[J]. 邓创新,董奎,马苗,袁晓东. 装备维修技术. 2016(02)
[9]声学与CFD分析用于小型挖掘机的噪声控制[J]. 俞松松,韩国胜,季振林,邢树鑫. 噪声与振动控制. 2015(02)
[10]双层微穿孔管消声器传声损失理论计算与分析[J]. 张孟浩,左曙光,相龙洋,胡佳杰. 中南大学学报(自然科学版). 2015(02)
硕士论文
[1]某车型进排气系统噪声分析及消声器设计[D]. 王峰.湖北汽车工业学院 2019
[2]基于COMSOL的消声器声学性能研究[D]. 付强.宁夏大学 2019
[3]汽车排气消声器的结构与性能研究[D]. 顾倩霞.江苏大学 2019
[4]基于优化问题的量子遗传算法研究[D]. 陈垚彤.电子科技大学 2019
[5]管道噪声主动控制系统通道建模的研究[D]. 张欢.陕西科技大学 2019
[6]阻抗复合式排气消声器声学性能研究[D]. 王作为.哈尔滨工程大学 2019
[7]改进罚函数分级遗传算法及其在结构优化设计中的应用[D]. 皇甫尚乾.广州大学 2018
[8]异形腔体压电声衬声学性能研究[D]. 陈鹏.中北大学 2018
[9]膜消声器结构设计及声学性能研究[D]. 安君.中北大学 2018
[10]声学元件多参数测量系统设计及应用[D]. 耿彦章.中北大学 2017
本文编号：3582161
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