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《重庆大学》 2011年
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汽车排气消声器设计技术研究及其专家系统开发

李沛然  
【摘要】:安装排气消声器是控制汽车排气噪声的主要手段。迄今为止,排气消声器性能的精确分析预测和精准设计仍是一个难题,消声器的设计开发需要高度依赖于经验知识,使得其设计工作变得难以把握,令许多设计人员倍感困惑。因此,在国内企业尚未掌握消声器的自主研发核心技术的情况下,突破和掌握汽车排气消声器研发的关键技术,研究和开发消声器设计专家系统,对加快消声器设计技术向产业的转移和推广,具有很大价值和现实意义。 首先,将试验与仿真分析结合,研究隔板缝隙对消声性能的影响,反流插入管消声器压力损失的规律。研究结果表明:批量生产的消声器隔板形成的缝隙对共振式消声器消声性能有巨大影响;进口管离后壁的距离对压力损失的影响远胜于出口管,即当进口管短于出口管时,可以获得更低的压力损失;进口管离后壁的距离对反流插入管消声器的压力损失影响存在一个临界距离(称为临界壁面距离),如果离后壁的距离小于这个距离会造成压力损失急剧升高,离后壁的距离大于这个距离后压力损失变化很,临界壁面距离与进口管管径相关。这些客观规律的发现,有助于设计时合理地选择参数;同时为消声器设计专家系统储备设计规则和知识。 其次,针对当前排气消声器性能的综合评价主要停留在基于个人经验和定性评价上的现状,以消声器特性为出发点,建立一系列针对汽车排气噪声、气流特点相适应的量化的性能指标,并通过层次分析法结合专家打分作为各指标加权依据,进行消声器消声性能的定量评价。通过对现有排气消声器传声损失试验结果进行横向比较、验证,表明该评价方法正确可行。 然后研究消声器设计推理技术,围绕“消声器设计案例知识表达”、“消声器设计案例推理方法”、“消声器设计调整策略”提出了解决方法。特别是提出了一种实现汽车排气消声器内部结构表达的方法和判断消声器内部结构拓扑关系的算法,并提出了消声器设计案例推理结果案例相似度综合评判方法。解决了案例推理和规则推理在消声器设计中的应用难题。 然后研究基于特征参数化建模技术的排气消声器快速建模方法,并在对商用声学有限元软件二次开发的基础上实现消声器消声性能的自动分析,拓展消声器专家系统应用。 最后,基于上述研究,开发了集合专家系统、设计工具、分析工具等主要功能,包含排气消声器设计案例、设计知识、评价方法的数据库的汽车排气消声器设计专家系统——“ES2”。应用该系统在两款汽车消声器改进和设计中,其推理得到的消声器通过装车试验表明该系统具有很强的实用价值,设计出的消声器满足工程实际要求。 上述研究跨车辆工程、人工智能、图形图像处理、管理科学等领域。将综合评价应用于消声器评价,使得消声器设计及其评价更具科学性;将专家系统与消声器设计结合,提高了消声器设计成功率;将参数化设计和自动分析技术融入消声器设计,提高了设计效率。汽车排气消声器设计专家系统在汽车零部件企业的应用,对迅速提高企业消声器设计水平,具有较大的促进作用。
【学位授予单位】:重庆大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TB535.2;U464.13

【参考文献】
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