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排气消声器多场性能分析与优化

排气消声器多场性能分析与优化

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作者：谭延峥南京航空航天大学

学位级别：硕士

随着中国汽车保有量的逐年增加,车辆噪声污染问题愈来愈严重。发动机噪声是整车的主要噪声源之一,而排气噪声作为发动机噪声的主要组成部分,是影响驾乘舒适性的重要因素。如何设计研发消声效果好、排气背压小的排气消声器是工程技术人... 详细信息

随着中国汽车保有量的逐年增加,车辆噪声污染问题愈来愈严重。发动机噪声是整车的主要噪声源之一,而排气噪声作为发动机噪声的主要组成部分,是影响驾乘舒适性的重要因素。如何设计研发消声效果好、排气背压小的排气消声器是工程技术人员关注的焦点。本文结合对典型消声单元压力损失与传递损失的研究结果,以某型车的柴油发动机排气消声器作为研究对象,对其开展台架试验和流场、声场的性能仿真计算,分析其多场性能,提出对原排气消声器的改进与优化方案,并对优化方案进行多场性能分析与验证。本文的主要内容有以下几个部分:(1)首先对排气消声器的研究理论与性能评价指标进行综述,接着在流场分析理论基础上,利用流体分析软件Fluent对扩张式、内插管式和直通穿孔管式消声单元开展压力损失研究,探讨扩张比、内插管长度、穿孔率、穿孔直径等尺寸参数对消声单元压力损失的影响规律,最后根据流体仿真计算结果提出了一种压力损失修正公式,为消声器空气动力学性能分析和预测提供了依据。(2)基于声学有限元法,利用声学仿真软件***研究典型消声单元尺寸参数对其传递损失的影响规律,并以某柴油发动机排气消声器为研究对象,开展发动机台架试验,得到排气消声器插入损失、功率损失比以及排气噪声频谱特征,对原排气消声器进行压力场、温度场、速度场和声场的性能仿真分析,为下一步优化消声器提供了明确方向。(3)基于对消声单元压力损失和传递损失的研究结果,同时考虑消声器的预留安装空间,对原消声器进行了声学与空气动力学性能的多场优化,并对优化的消声器进行多场性能分析,最后与原消声器进行对比,结果表明所提出的优化方案能够实现多场优化的目的。综上所述,在排气消声器的工程实际问题中,对其开展多场性能分析与试验研究,结合仿真与试验的分析结果,对其进行多场性能优化的研究方法具有一定的理论意义与工程实用性。

关键词：排气消声器流场声场压力损失传递损失多场优化

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