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内燃机排气消声器声学和阻力特性研究

黄继嗣  
【摘要】:使用三维数值计算方法预测内燃机排气消声器的声学性能和阻力特性。介绍了声学有限元法和有限体积法的基本原理及相应的商业软件SYSNOISE和FLUENT。对消声器声学性能(传递损失)的预测是通过声学有限元法和声学软件SYSNOISE实现的;对消声器阻力特性(阻力损失)的预测是通过有限体积法和计算流体力学软件FLUENT实现的。数值计算结果与实验结果的比较验证了数值方法的精度。 数值计算结果表明:对于进出口管同轴的消声器,进出口管的结构形状对消声器的传递损失和阻力损失有不同程度的影响,进、出口管插入膨胀腔内部一定长度,产生轴向共振,声学性能得到提高;同时降低了阻力损失,插管越长,阻力损失越小;采用渐缩渐扩形结构插管以及导流环,对声学性能无明显影响,但降低了阻力损失。与同轴膨胀腔相比,穿孔管的引入对膨胀腔低频消声性能影响较小,对中频消声性能影响很大,对高频消声性能影响有限,阻力损失很低。 与进出口管同轴的膨胀腔相比,膨胀腔进口管或出口管相对于膨胀腔轴线有偏移时,对高频范围内的消声效果影响很大,增大了有效的消声频率范围;但是若进、出口两端都偏移,虽然在中频域消声量相对简单膨胀腔有所提高,但是高频消声效果不仅没有得到改善反而明显降低,消声性能受到较大的影响,消声效果变差,双出口膨胀腔的高频消声性能得到改善。各结构的阻力损失都高于进出口管同轴的膨胀腔。 对于双级膨胀腔消声器,增加内插管的数量对消声性能影响有限,且很大程度上增大了阻力损失;管口导流在不影响其声学性能的情况下,能有效降低阻力损失;穿孔管的引用使得消声器的低中频消声性能得到改善,同时降低了阻力损失。侧面进口的消声器高频消声性能得到改善,阻力损失较大。


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