汽车排气消声器声学性能分析及结构改进

论文摘要

发动机排气噪声是车辆的主要噪声源之一,使用排气消声系统则是降低发动机排气噪声的最有效途径。本文在实验分析的基础上,针对于某特定车型,对消声器总成进行选型以及改进设计,以使得其能满足该车型下三种排量汽车的使用要求。论文首先分析了吸声材料、典型抗性消声器的各声学结构以及外界因素对消声性能的影响。通过实验分析对消声器进行选型,然后利用有限元法对选定的消声器内部的声场以及流场进行了数值分析,使用Fluent软件计算分析了消声器内部的流速、温度以及压力的分布情况,为声学仿真提供参考。使用Sysnoise软件对考虑温度影响时,消声器总成的前消、后消分别进行了声场特性分析,研究了声场计算结果形成的原因以及存在的问题。综合实验、流场、声场的分析结论分别对该消声器总成的前消、后消进行了改进设计。为提高设计效率,基于传递矩阵法编制了消声器性能预测软件,辅助设计过程中的结构设计以及参数调节。最后,对改进后的消声器总成进行了仿真计算、实验验证以及流场分析,肯定了改进设计的成效性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 国内外研究现状
• 1.2 课题的意义
• 1.3 本文的主要研究工作
• 2 噪声基本理论和分析方法
• 2.1 声学理论
• 2.1.1 基本概念
• 2.1.2 理想流体媒介中的声波方程
• 2.1.3 一维平面波理论
• 2.2 三维数值方法
• 2.2.1 边界条件
• 2.2.2 有限元方法
• 2.3 本章小结
• 3 排气消声器声学特性的影响因素
• 3.1 消声器性能的评价指标
• 3.2 消声器基本结构对消声性能的影响
• 3.2.1 多孔吸声材料的影响
• 3.2.2 简单扩张结构的影响
• 3.2.3 共振结构的影响
• 3.2.4 插入管长度对消声性能的影响
• 3.3 外界因素对消声性能的影响
• 3.3.1 温度的影响
• 3.3.2 尾管效应的影响
• 3.3.3 流速的影响
• 3.4 本章小结
• 4 排气消声器的性能分析
• 4.1 排气系统的实验测试
• 4.2 流体性能的分析
• 4.2.1 消声器模型的建立
• 4.2.2 流体性能分析
• 4.3 声学性能的分析
• 4.3.1 声学模型的建立
• 4.3.2 前消声器的消声性能分析
• 4.3.3 后消声器的结构仿真分析
• 4.4 本章小结
• 5 排气系统的结构改进
• 5.1 消声器消声性能预测
• 5.1.1 消声器常用声学结构的传递矩阵
• 5.1.2 压力损失的计算方法
• 5.1.3 消声器声学预测软件编制
• 5.2 前消声器的改进设计
• 5.2.1 前消的结构改进
• 5.2.2 前消的试验验证
• 5.3 后消声器的改进设计
• 5.3.1 后消声器的结构改进
• 5.3.2 消声器改进前后流体性能比较
• 5.4 本章小结
• 6 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• A. 作者在攻读学位期间发表的论文目录
• B. 作者在攻读学位期间取得的科研成果目录