汽车发动机排气系统振动性能及内部流场声场仿真分析

论文摘要

对汽车的振动噪声问题的研究,一般是结合汽车乘客的主观感受进行分析,形成所谓汽车的NVH问题,即Noise(噪声)、Vibration(振动)和Harshness(声振粗糙度)。汽车NVH不仅是车辆动态特性的直接表现,与车辆动态性能(运动、操纵、强度、寿命、可靠性等)直接相关,是衡量汽车制造质量的一个综合性技术指标。从NVH角度出发,掌握整车振动噪声性能优化技术,是车辆正向设计技术的核心竞争力之一,也是现有车型振动噪声性能改进的重要关键内容。本文对汽车发动机排气系统NVH的研究内容和研究方法进行了综合性论述,并以试验车型排气系统的振动、噪声及流场分析为基础,利用试验与仿真相互验证的手段进行研究。本文主要进行以下几项工作：利用VB语言嵌套MATLAB语言编制了相应程序,建立了汽车排气系统振动噪声优化软件,加上数据采集器等硬件支持,形成了汽车排气系统振动噪声优化分析系统。利用B&K 3560D振动噪声测试系统,4508B加速度传感器,4506B加速度传感器及PULSE测试分析软件包进行排气系统自由状态、安装状态两种工况下的模态实验。根据实际尺寸,建立排气系统的三维模型,进一步导入ANSYS中得到有限元模型后,进行所需的振动、噪声特性分析及谐响应分析。采用FLUENT流体动力学分析软件对消声器的内部流场特性进行了分析,得到了消声器内部的流体速度及压力分布。采用SYSNOISE声场分析软件对消声器的内部声场进行了分析,得到了内部的升压分布,并分别计算了考虑流动和不考虑流动时的传递损失。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 问题的提出及研究意义
• 1.2 国内外研究概况
• 1.2.1 国外研究概况
• 1.2.2 国内研究概况
• 1.3 本文主要研究内容
• 第2章 排气系统测试分析优化系统的建立
• 2.1 系统实现综述
• 2.1.1 系统概述
• 2.1.2 界面编辑与数据运算语言概述
• 2.1.3 实验模态测试技术概述
• 2.2 系统的硬件架构
• 2.3 信号的采集和前处理
• 2.4 数据处理的程序实现
• 2.4.1 数据处理程序框架
• 2.4.2 频响函数估计的实现
• 2.4.3 部分模态参数识别的实现
• 2.4.4 模态振型拾取的实现
• 2.5 本章小结
• 第3章 排气系统模态实验测试及有限元仿真分析
• 3.1 排气系统振动噪声机理分析
• 3.2 排气系统模态测试模型及有限元分析模型的建立
• 3.2.1 排气系统模态测试模型
• 3.2.2 三维有限元模型建立
• 3.3 排气系统振动试验
• 3.3.1 支撑方式
• 3.3.2 数据采集及时域、频域信号处理
• 3.3.3 参数识别及振型获取
• 3.4 排气系统模态有限元仿真计算
• 3.4.1 排气系统自由状态模态计算
• 3.4.2 排气系统安装状态模态计算
• 3.4.3 排气系统正弦振动载荷响应分析
• 3.5 本章小结
• 第4章 排气系统内部流场与声场的仿真分析
• 4.1 排气系统的噪声源分析
• 4.2 FLUENT计算的流体力学基础及消声器消声原理
• 4.2.1 FLUENT计算的流体力学基础
• 4.2.2 消声器消声原理
• 4.3 排气系统流场及声场计算模型的建立
• 4.3.1 流场计算模型的建立
• 4.3.2 声场计算模型的建立
• 4.4 排气消声器流动特性分析
• 4.4.1 边界条件的施加及速度分布分析
• 4.4.2 内部压力分布分析
• 4.5 排气系统消声器声学特性及其影响因素分析
• 4.5.1 结构本身的消声特性
• 4.5.2 流速对消声特性的影响
• 4.6 本章小结
• 第5章 结论与展望
• 参考文献
• 致谢