摩托车消声器集成设计分析系统研究

论文摘要

消声器设计或改进过程中,迅速地预测目标消声器的各项性能,为进一步的分析设计提供可靠的依据、指导,对实现消声器快速设计具有重要的意义。因此设计一个能够满足这些要求,并能够提供其它一些消声器设计资料和经验的集成系统具有重要的现实价值。基于声波一维传播的传递矩阵法,理论成熟,已成功地应用于消声器性能分析。虽然传递矩阵法在高频的计算结果误差相对较大,但是传递矩阵法使用方便简单,计算快速,很容易实现程序化,因此在消声器分析和设计的初期,合理地运用传递矩阵法分析消声器性能有利于加快消声器的改进与设计。本论文基于传递矩阵法和流体力学的理论,结合摩托车消声器的特点,综合运用MATLAB、UG、VC++等工具构建了摩托车消声器集成设计分析系统（简称集成系统）。集成系统主要包括:声学性能分析模块、压力损失计算模块、优化设计模块、自动建模模块和辅助模块。在集成系统中,使用者通过选择基本的声学单元组成消声器模型,输入每个单元的参数,只需要简单的操作就可以得到消声器的声学性能和压力损失;进一步还可以进行消声器声学性能的优化计算,在主要结构不变的情况下,提高消声器的消声能力;使用自动建模模块可以自动生成消声器的三维实体,为消声器的后续分析提供模型;集成系统还提供了标准库等一些设计辅助信息。最后,运用集成系统分析了ATV250和某150摩托车消声器,得到消声器的传递损失曲线,对比有限元法的分析结果基本吻合,验证了集成系统的准确性。通过计算还得到了压力损失,并对ATV250的一个改型方案进行了优化和自动建模操作,得到预期的结果。分析过程中还详细介绍了集成系统的使用方法以及在使用过程中需要注意的地方。集成分析系统的实现,为摩托车的排气噪声控制提供了一个方便、快捷的工具。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 研究目的及意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 本文研究的主要内容
• 2 摩托车排气消声器设计和分析基本理论
• 2.1 摩托车噪声的特点
• 2.1.1 摩托车噪声源组成
• 2.1.2 摩托车排气噪声分析
• 2.2 消声器的评价指标
• 2.2.1 消声量的评价指标
• 2.2.2 功率损失的评价指标
• 2.3 消声器设计技术要点
• 2.3.1 排气消声器气流流通面积的确定
• 2.3.2 排气消声器有效容积的确定
• 2.3.3 消声器外形尺寸的确定
• 2.3.4 消声器截面形状的选择
• 2.3.5 消声器腔数的确定
• 2.3.6 消声器各腔长度的确定
• 2.3.7 消声器各腔连接方法的确定
• 2.3.8 消声器排气尾管长度和管径的确定
• 2.3.9 消声器设计的其它他经验
• 2.4 摩托车消声器性能分析方法
• 2.4.1 传递矩阵法分析消声性能
• 2.4.2 压力损失的计算方法
• 2.5 消声器的优化设计
• 2.5.1 优化设计目标
• 2.5.2 优化设计求解方法
• 2.6 本章小结
• 3 摩托车消声器集成设计分析系统开发
• 3.1 概述
• 3.1.1 系统开发目标和要求
• 3.1.2 系统开发的思路
• 3.1.3 系统总体框架设计
• 3.1.4 系统开发的软件开发环境
• 3.2 消声器声学性能分析
• 3.2.1 声学性能分析模块总体设计
• 3.2.2 模块程序设计
• 3.3 压力损失计算
• 3.4 消声器性能优化设计
• 3.4.1 总体设计
• 3.4.2 优化模块程序设计
• 3.5 消声器自动建模
• 3.5.1 设计思路和实现方法
• 3.5.2 自动建模的实现
• 3.6 辅助模块的开发
• 3.7 本章小结
• 4 集成设计分析系统的应用
• 4.1 ATV250 消声器性能分析与优化
• 4.1.1 发动机排气参数
• 4.1.2 消声器声学单元模型的建立
• 4.1.3 消声器性能分析
• 4.1.4 消声器消声性能分析验证
• 4.1.5 消声器性能优化设计
• 4.2 某150 摩托车消声器性能分析
• 4.3 消声器自动建模应用
• 4.4 本章小结
• 5 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录