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发电机用并联消声单元的整体消声器性能研究

唐景洪  
【摘要】:随着科技发展和环保要求的提高重视,国家法规对影响公共健康和生活环境的噪声控制要求会越来越严格。安装排气消声器作为内燃机相关产品最现实有效的降噪手段,开发良好消声性能和排气背压较低的抗性消声器降低机械设备噪声,不仅有利于改善生活和工作环境,而且符合国家和行业要求。本文在不改变单消声器结构基础上,以某汽油发电机排气消声器作为研究对象,对其开展声学试验和声场、流场的性能仿真分析,提出对消声单元的并联连接,利用LMS Virtual.Lab和计算流体力学软件Fluent仿真探究了并联消声单元消声器的消声性能和内部流场的速度与压力变化情况,揭示了各参数对并联消声单元的整体消声器传递损失和压力损失的影响规律。通过声学试验和声学有限元分析得到并联消声单元的整体消声器相较单消声单元消声器在传递损失增大的同时压力损失减少,相较串联消声单元的整体消声器的消声量降低但却拥有较低的压力损失,较适宜应用于对压力损失敏感的场景。初步研究了气流流速对并联消声单元的整体消声器传递损失和压力损失特性的影响,发现:流速对并联消声单元的整体消声器中高频段传递损失有一定的影响。压力损失随进气口端流速的增大而增大,且与流速的二次方成正比,串联消声单元的整体消声器压力损失增幅远大于并联消声单元的整体消声器压力损失增幅。并联消声单元的整体消声器有进气口短管合路出气口分路、进气口中管合路出气口分路、进气口长管合路出气口分路、进出气口一长管一短管合路、进出气口等中管合路这5种不同并联连接方式,初步探讨这5种并联消声单元的整体消声器的传递损失和压力损失,因管道长度和进出气管口合分流状态的不同造成其传递损失曲线变化差异和气动性能差异,出气管口的分流状态能带来较低的压力损失增益。增加连接管隔板数量压力损失显著增大但过多的连接管隔板数量时并不会再增加其压力损失;随着连接管隔板与连接管道轴线所呈角度的增加压力损失缓慢增大;合理的连接管隔板孔径有利于减小压力损失,同时连接管隔板的存在对并联消声单元传递损失影响较小。改变连接管长度可以控制次波峰的形成及对窄带噪声进行有效的控制,而并不会带来明显的压力损失变化。研究结果为并联消声单元的整体消声器的设计及应用提供了参考和指导作用。


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