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抗性消声器声学与流体动力学仿真研究

李景  
【摘要】:发动机的排气噪声是汽车的主要噪声源,而安装排气消声器是降低汽车发动机排气噪声的主要手段。目前,对排气消声器综合性能的评价主要有声学性能和流体动力学性能两个方面。前者反应了消声器降低排气噪声的能力,而后者则反应了消声器排气背压的高低。因此,对于消声器声学性能和流体动力学性能的综合研究是十分必要的。 本文运用声学有限元法和计算流体动力学方法对消声器的声学性能和流体动力学性能进行了系统研究,主要计算了消声器的传递损失和压力损失。 首先,对三组非穿孔类消声单元和四组穿孔类消声单元的传递损失进行了计算,并详细研究了影响消声单元声学性能的各种因素及其影响规律。研究结果表明,非穿孔类消声单元的传递损失与其结构参数密切相关,如扩张比,排气管位置等。而穿孔类消声单元的传递损失除了受到上述参数的影响外,还与穿孔结构的相关参数密切相关,如穿孔率等。特别的,对于有两个及以上进气口的消声单元,进气口的位置也对传递损失有明显影响。 然后,对上述所有消声单元的压力损失和内部流场分布进行了计算和分析,并详细研究了各类因素对消声单元压力损失的影响。研究结果表明,消声单元的压力损失随入口流速的增大而增加。在相同入口流速条件下,对于非穿孔类消声单元,插入管消声单元的压力损失比简单扩张腔小,而简单扩张腔的压力损失又比旁支型消声器和多出口消声单元小。对于穿孔类消声单元,当穿孔结构主要起共振消声作用时,消声单元的压力损失很小;当穿孔结构作为气流必经的流动通道时,消声单元的压力损失相对较大。 最后,对某商用车排气消声器进行了建模,并对其传递损失和压力损失进行了计算。通过对原消声器声学性能和流体动力学性能的分析,提出了相应的改型方案,提高了原消声器在中低频段上的消声量,同时降低了消声器的压力损失。


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