自调节双模式排气消声器声学与流场特性研究

论文摘要

排气消声器被广泛应用于控制内燃机的排气噪声,其评价指标主要有消声性能和空气动力学性能。为了在消声器的设计过程中同时兼顾这两项性能指标,平衡它们之间的矛盾,许多汽车厂商在排气系统中使用了双模式消声器,并取得了良好的效果。虽然双模式消声器的应用已有较长一段时间,但是只有少量通过实验方法进行研究的文献出现,目前仍然存在许多未知的声学和流场特性有待研究。为此,本文首先通过计算实例表明了声学有限元法(FEM)和有限体积法(FVM)在预测消声器声学性能和压力损失的可行性和准确性。然后,使用声学有限元软件Sysnoise深入研究了无流时双模式消声器的低频共振产生机理;使用CFD软件Fluent分析了不同气体流速和阀门开启角度时双模式消声器内部流体流动的变化情况。在此基础上,讨论了不同气体流速和阀门开启角度对消声器声学特性的影响;本文还探讨了结构参数的变化对声学和压力损失的影响,从而为产品的优化设计提供参考。在研究了蝶形阀门双模式消声器的基础上,本文还提出了一种活塞式双模式消声器,通过对其消声性能和压力损失的初步探讨,说明了这种结构消声器也同样具有双模式效应。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 发动机噪声及其控制
• 1.2 排气消声器的分类及其评价指标
• 1.3 消声器的研究现状
• 1.3.1 声学特性的研究现状
• 1.3.2 流场特性的研究现状
• 1.4 课题的提出背景及本文的主要工作内容
• 1.4.1 课题的提出背景
• 1.4.2 本文的主要工作内容
• 第2章 消声器内部声场的数值仿真
• 2.1 引言
• 2.2 理想介质中声场的数学描述
• 2.3 声学有限元法
• 2.4 消声器声学性能的计算
• 2.5 计算实例及其分祈
• 2.6 本章小结
• 第3章 消声器内部流场的数值仿真
• 3.1 引言
• 3.2 流场控制方程
• 3.2.1 可压缩粘性流的Navier-Stokes方程
• 3.2.2 湍流模型及控制方程
• 3.3 边界条件
• 3.4 网格划分与控制方程的离散
• 3.4.1 网格生成
• 3.4.2 控制方程的离散
• 3.5 SIMPLE算法
• 3.6 计算实例及其分析
• 3.7 本章小结
• 第4章 双模式消声器声学及流场特性分析
• 4.1 引言
• 4.2 双模式消声器的低频共振机理分析
• 4.3 双模式消声器的流场特性分析
• 4.3.1 阀门完全开启和关闭时的流场特性分析
• 4.3.2 不同流速和阀门开启角度时的流场特性分析
• 4.4 气流和阀门开启角度对声学特性的影响
• 4.5 结构参数对声学和流场特性的影响
• 4.5.1 结构参数的变化对声学特性的影响
• 4.5.2 结构参数的变化对流场特性的影响
• 4.6 本章小结
• 第5章 双模式消声器结构改进与探讨
• 5.1 引言
• 5.2 活塞式双模式消声器的提出
• 5.3 活塞式双模式消声器的声学和流场特性初步探讨
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢