汽车排气消声器声学特性分析和设计研究

论文摘要

汽车发动机排气噪声是汽车噪声的主要噪声源之一,控制排气噪声最有效的途径是在排气系统上使用消声器。设计高消声性能、低阻力损失的消声器已成为目前排气噪声控制的重要课题。本文根据准平面波理论,利用传递矩阵法,得到了若干种基本消声单元的传递矩阵,建立了消声器元件的数学模型,对其声学性能进行计算,分析了多种参数对消声量的影响。同时引入了基于有限体积法的计算流体力学软件FLUENT,对消声器的阻力特性进行预测。在此基础上,针对某一轻型卡车所装配的消声器的声场及流场进行计算,并与实验及仿真结果进行对比与分析。数值计算结果与实验结果的比较验证了数值方法的精度。为改善排气系统的空气动力特性和低频、高频的消声特性,在对消声器各消声单元消声特性深入研究的基础上,利用正交试验法对此消声器的主要结构参数进行优选,改进后的流场和声场分析结果表明:优选参数后消声器使得排气系统的空气动力特性、低频、高频消声特性等方面相对原结构有较为显著的改善,达到了预期改进目标。本文对进排气系统的消声器进行数值仿真分析,为消声器的设计提供了参考,对提高消声器的设计与分析水平具有一定的指导意义。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 噪声的危害
• 1.2 研究排气消声器的意义
• 1.3 消声器研究现状
• 1.4 论文的研究内容
• 第二章 理论基础
• 2.1 消声器简介
• 2.2 消声器的声学性能评价指标
• 2.3 声学理论
• 2.4 本章小结
• 第三章 消声单元传递矩阵数学模型及声学性能分析
• 3.1 四端子网络简介
• 3.2 基本消声单元的传递矩阵及声学性能分析
• 3.3 汽车消声器声学性能分析计算
• 3.4 本章小结
• 第四章 汽车消声器声学性能计算及其CDF 仿真分析
• 4.1 复合抗性消声器CDF 仿真
• 4.2 最大速度时复合抗性消声器流场的分析
• 4.3 最大速度时复合抗性消声器内流场与不同速度的比较
• 4.4 阻力损失CFD 仿真值与理论值的比较
• 4.5 本章小结
• 第五章 排气消声器的正交实验法设计
• 5.1 正交试验法简介
• 5.2 消声器正交试验设计基本步骤
• 5.3 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 论文总结
• 6.2 今后工作方向
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文