摩托车消声器的性能分析及改进设计

论文摘要

随着交通污染的日趋严重,摩托车的噪声问题已经引起了全社会的普遍关注,如何降低摩托车噪声已成为亟待解决的问题。在摩托车噪声中,排气噪声是主要的噪声源,而有效控制该噪声的方法就是安装排气消声器。所以,研究摩托车消声器的消声性能并进行改进设计,对于降低噪声污染,具有重要的社会意义和应用价值。基于国内外消声器的研究现状,本文以某型号摩托车的排气消声器为例,综合运用ANSYS和SYSNOISE软件对此消声器进行数值仿真分析,并分析了各结构参数对消声性能的影响。对该摩托车消声器进行实地测量,用MATLAB软件编程分析其消声性能,并与仿真结果进行对比,得出一致性。同时,从实验结果得出的传递损失曲线和排气频谱图中总结出该消声器的消声缺陷:低频消声效果差,并出现多个通过频率。针对此缺陷和原消声器消声频率特性,进行如下改进设计:在第三腔体后添加赫尔姆霍茨共振腔作为第四腔体,并在尾管处加入一段穿孔管,用来改善排气背压。主要以传递损失和压力损失作为评价指标对改进前后的消声器进行对比,消声性能确实有所改善,排气背压也稍有降低,故基本达到预期改进目标,对消声器消声性能的预测、计算也提供了重要的参考价值。这种分析方法可以缩短试验周期,降低成本,而且方便快捷直观,能够针对原消声器的消声弱点进行重点改进设计,针对性较强,对提高消声器的设计分析水平,具有一定的指导意义。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1. 绪论
• 1.1 概述
• 1.2 摩托车排气噪声
• 1.2.1 摩托车排气噪声的主要性质
• 1.2.2 影响排气噪声的主要因素
• 1.3 消声器的设计技术要点
• 1.3.1 影响消声器性能的主要因素
• 1.3.2 各类消声器的设计技术要点
• 1.3.3 消声器设计的两个关键参数
• 1.4 研究排气消声器的意义
• 1.5 消声器研究现状
• 1.6 本文研究内容
• 2. 声学基本理论
• 2.1 声学理论的基本概念
• 2.1.1 声压
• 2.1.2 声阻抗率
• 2.1.3 声强
• 2.1.4 声功率
• 2.2 声波方程
• 2.2.1 运动方程
• 2.2.2 连续方程
• 2.2.3 气体状态方程
• 2.2.4 波动方程
• 2.3 一维平面波理论
• 2.3.1 一维波动方程
• 2.3.2 声电类比
• 2.3.3 声学四端网络
• 2.3.4 消声器的四端子参数
• 2.4 三维数值方法
• 2.4.1 边值问题
• 2.4.2 有限元法
• 2.4.3 边界元法
• 2.5 本章小结
• 3. 基本消声结构
• 3.1 消声器的分类
• 3.1.1 阻性消声结构
• 3.1.2 抗性消声结构
• 3.2 消声器性能的评价指标
• 3.2.1 插入损失
• 3.2.2 传递损失
• 3.2.3 功率损失
• 3.3 抗性消声器的几种基本组成结构及其消声特点
• 3.3.1 两种特殊的扩张腔
• 3.3.2 赫尔姆霍茨（Helmholtz）共振腔
• 3.3.3 调谐器（Tuner）
• 3.4 本章小结
• 4. 消声器的消声特性研究
• 4.1 数值分析方法的基本流程
• 4.1.1 软件介绍
• 4.1.2 具体流程
• 4.2 各结构参数对消声量的影响
• 4.2.1 扩张比
• 4.2.2 插入管长度
• 4.2.3 扩张腔长度
• 4.2.4 圆角
• 4.3 本章小结
• 5. 实验及排气消声器的改进设计
• 5.1 摩托车排气消声器的性能测试
• 5.1.1 实验条件及设备
• 5.1.2 实验目的
• 5.1.3 实验方法
• 5.1.4 实验结果
• 5.2 对某摩托车消声器进行改进设计
• 5.2.1 用数值分析法分析原消声器的性能
• 5.2.2 改进设计
• 5.3 本章小结
• 6. 全文总结
• 参考文献
• 攻读硕士期间发表的论文及所取得的研究成果
• 致谢