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直通型穿孔管消声器声学性能研究与优化

直通型穿孔管消声器声学性能研究与优化

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作者：张斌斌西安理工大学

学位级别：硕士

发动机排气噪声在汽车排放噪声中占比较高,严重影响整车NVH性能,同时也是城市交通噪声污染的主要来源之一。消声器是控制发动机排气噪声的重要元件,近年来涡轮增压器的普遍采用增加了排气噪声中的高频分量,对消声器宽频降噪能力提出了... 详细信息

发动机排气噪声在汽车排放噪声中占比较高,严重影响整车NVH性能,同时也是城市交通噪声污染的主要来源之一。消声器是控制发动机排气噪声的重要元件,近年来涡轮增压器的普遍采用增加了排气噪声中的高频分量,对消声器宽频降噪能力提出了更高要求。本文以直通型穿孔管消声器为对象,通过引入直径小于1mm的微穿孔结构并开展优化设计,以提高其宽频消声性能。首先,分别建立了直通型传统、微穿孔管消声器传递损失理论模型和数值模型,利用已有实验结果进行精度校验,通过参数化分析发现穿孔直径、穿孔率、穿孔管厚度主要影响消声器高频段传递损失峰值频率和大小,穿孔管管径和膨胀腔深度主要影响消声器中低频段传递损失,穿孔段长度则会在全频段内影响两类消声器传递损失。同时,传统穿孔管与微穿孔管消声器低频消声性能差异不大,中频段前者占优,高频段后者占优。提出了基于传统穿孔管与微穿孔管相结合的组合式消声器,采用遗传算法对其传递损失开展优化,优化后的组合式穿孔管消声器相比优化前平均传递损失增加3.71 dB,较原传统、微穿孔管消声器则分别提升了 10.23 dB和9.2 dB。通过数值仿真发现,膨胀腔内设置隔板有利于提升其传递损失,在此基础上提出了子膨胀腔深度可调的多级膨胀腔微穿孔管消声器,通过进一步分析发现,子膨胀腔连续分布与间隔分布均能提升消声器消声性能,后者效果更佳,其传递损失峰值大小和共振频率还会随子腔间隔距离和半径差的增大而减小。最后,建立了考虑切向流影响的消声器传递损失理论和数值计算模型,与已有实验结果误差较小,进一步利用数值计算方法进行参数化分析,发现切向流流速的增高会降低多级膨胀腔微穿孔管消声器的中低频传递损失峰值同时提升其高频传递损失,气流温度的升高则会使其传递损失峰值向高频偏移,而二者对组合式微穿孔管消声器传递损失的影响较为复杂,难以找出明显规律。

关键词：穿孔管排气消声器微穿孔组合式穿孔管多级膨胀腔切向流

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