车用两腔抗性消声器声学特性分析及结构优化

为了快速准确的研究抗性消声器的声学特性,该文提出二维解析方法研究两腔抗性消声器的传递损失特性;并基于阻抗管,采用双负载法对消声器传递损失进行了测量,以此对解析方法进行验证。进而基于解析方法,分析隔板通孔半径、隔板位置对消声器传递损失影响。最后采用遗传算法,在不增大外部总体尺寸的条件下,对消声器进行结构优化设计。研究结果表明,该文采用的理论计算方法可较准确地计算出消声器传递损失;两腔消声器比单腔消声器有更好的消声效果;隔板通孔半径及其位置对传递损失影响明显;通过对结构参数优化设计,可以使消声器在目标频带1 000~3 000 Hz的平均传递损失由17.2提升到39.5 d B,获得很好的优化效果。该文建立的二维解析模型可用于计算抗性消声器的传递损失,为快速优化设计消声器提供了参考。     

考虑抗性消声器结构参数的传递损失预估模型

利用二维解析方法研究两腔抗性消声器的声学性能。通过正交试验设计分析消声器进出口管半径、扩张腔半径、隔板通孔半径以及隔板位置结构参数影响消声器传递损失的主次关系,进而基于均匀设计的试验数据经回归分析获得了两腔抗性消声器传递损失预估模型。结果表明,在1000～3000 Hz中频段内,对传递损失影响最大是扩张腔的半径,其次是隔板通孔的半径、隔板位置,最后是进、出口管的半径;该文建立的传递损失预估模型可根据消声器结构参数准确预估抗性消声器的传递损失,能直接反映消声器传递损失与结构参数的关系。该研究为快速优化设计消声器提供了参考。     

制冷压缩机排气管消声器声学及阻力特性仿真分析

为了降低空调运行过程中制冷压缩机所产生的噪声,采用在制冷压缩机排气管设置消声器的方法。建立了消声器内部制冷剂的有限元模型,利用声学分析软件Virtual Lab Acoustics和计算流体动力学软件Fluent分别对消声器的声学性能和阻力特性进行数值模拟,分析了消声器内部的扩张腔长度、孔板位置、孔板内径等结构参数对排气管消声器传递损失和压力损失的影响。模拟结果表明:随着扩张腔长度的不断减小,消声器的传递损失曲线逐渐向高频方向移动,消声器的有效消声频率范围不断拓宽,而扩张腔长度对消声器压力损失的影响较小,合理选择扩张腔长度能够有效降低压缩机噪声;孔板位置对中高频噪声的降噪效果影响较大,随着孔板位置由扩张腔中心处向其进口端面不断移动,2 000~2 400 Hz附近频率的消声性能逐渐得到改善,并且消声器内部压力损失不断减小,且其减小幅度越来越大,因此孔板在允许的范围内应尽可能靠近消声器进口端面;随着孔板内径的不断减小,消声器的降噪效果不断增强,但消声器内部压力损失也随之逐渐增大,且增大幅度越来越大,因此孔板内径不宜太小。     

均匀切向流下汽车微穿孔管消声器声学性能分析

为探讨均匀切向流及消声器结构参数对汽车微穿孔管消声器声学性能的影响,综合考虑均匀流对微穿孔板声阻抗和消声器中心管道内声传播的影响,分别讨论了直通流与切向流对声波传播的影响机理。建立了切向流下微穿孔消声器的传递损失一维理论计算模型并加以验证,采用该模型计算的传递损失理论值与试验值更为接近,最大相对误差由27.3%降低到15%。并且基于该理论模型分析了均匀切向流下微穿孔消声器的声学性能及消声器结构参数对微穿孔消声器有流声学性能的影响。研究发现,微穿孔消声器主要外部尺寸参数对有流传递损失的影响与对无流情况大体相同,穿孔参数对无流声学性能影响很大,在常用范围内变化时最大浮动值多达18 d B,但在常用范围内变化基本不影响有流声学性能。该文研究为有流条件下微穿孔消声器的设计提供了参考。     

出口管过渡圆弧对抗性消声器性能的影响及应用

为了降低基于声腔模态的进出口管布置原则设计的抗性消声器的压力损失,该文以典型的扩张式消声器和回流式消声器为例,探究了出口管过渡圆弧对其压力损失及传声损失的影响规律。结果表明:出口管施加过渡圆弧对传声损失的影响很小,却能有效降低压力损失;随着过渡圆弧半径的增大,压力损失的变化率减小。最后,在不改变总体尺寸的前提下,基于声腔模态的进出口管布置原则对消声器各抗性消声结构单元的进出口管进行重新布置:进口管和出口管的偏移距离从70 mm改为63 mm,中间管的偏移距离从70 mm改为0,进出口管间的偏移角度从135°改为90°;基于出口管过渡圆弧对压力损失的影响规律对各抗性消声结构单元出口管施加10 mm的过渡圆弧。改进后的消声器不仅传声损失有所提高,且压力损失也得到降低,在750~1500 Hz频率范围内平均传声损失增加了15.3 d B,入口气流速度为60 m/s时压力损失降低了25.20%。研究结果为综合运用基于声腔模态的进出口管布置原则及出口管过渡圆弧对压力损失的影响规律设计及改进消声器提供参考。     

净化消声器性能研究

综合国内目前轻型汽车的排放与噪声情况,在净化与消声的研究基础上,提出用一维平面波声学理论对一种集净化、消声于一体的净化消声器的消声性能进行改进的方法——敏感度分析法,对此进行理论研究与试验验证,并在计算中,同时综合考虑净化消声器的净化性能与空气动力性能,得到性能良好的净化消声器。     

基于有限元虚拟试验的消声器传声损失测量

传声损失是消声器结构设计和降噪性能分析评价的重要依据。基于有限元方法、以扩张腔消声器为例,分析计算了消声器内部声场,进行了传声损失的虚拟测量。对现有的三点法、传统的单边界四点法测量传声损失进行了模拟,探讨了尾管效应、尾端吸声系数、消声器上下游耦合效应对传声损失测量的影响,论述了需要采用消除上下游耦合效应的双边界条件四点法测量传声损失的必要性,并利用该算法对典型消声器进行传声损失测量,所得试验结果与理论结果及有限元分析结果具有良好的一致性。同时结合消声器内部声场的仿真结果,分析了传声器测点位置、传声器间隔等参数对传声损失测量精度的影响,给出了相应的传声器测点布置原则,对传声损失的实际测量提供了借鉴。     

T型三通管水力特性的数值模拟与试验研究

为研究T型三通管水流的流动特性,该文进行了试验研究和数值模拟。试验中使用压力传感器监测管道动水压强,数值模拟采用SIMPLEC的求解方法求解Navier-Stokes方程和κ-ε湍流方程。分析不同工况下水头损失的产生机理,得到了不同分流比、入口流速、管径比对水头损失系数的影响:单管通水时水头损失系数比双管通水时的水头损失系数约大1.01～1.94倍,当入口雷诺数Re相同时垂直支管的水头损失系数比水平支管的水头损失系数约大2.20～2.55倍,不同管径比对垂直支管的水头损失系数影响不明显,水平支管的水头损失系数随管径比的增大而减小。研究结果表明,数值模拟结果与试验结果吻合较好,得出的结果对工程有指导意义。     

发动机进气系统阶次噪声及其消减方法

针对发动机进气噪声的消减与消声元件的位置具有很强的关联性特点,该文利用GT-Power软件分析了进气系统噪声,设计了谐振腔和1/4波长管来降低进气口处噪声。通过SYSNOISE软件进行了声模态分析,研究了声模态与阶次噪声之间的关系,来确定赫尔姆兹谐振腔和1/4波长管在进气系统上最好的消声位置。分析结果表明,消声元件布置在某阶模态的反节点位置与布置在节点位置相比,可以对该模态频率下的阶次噪声降低5 dB。     

玉米摘穗收获机械损伤影响因素分析

针对辊式玉米收获机收获损失大、籽粒损伤高的问题,该文通过理论分析与台架试验相结合的方法对摘穗过程中玉米损伤的影响因素及趋势进行了分析,建立了摘穗时果穗受力的数学模型并分析了各作用力随摘穗辊间隙、果穗直径的变化规律及其对收获损失和籽粒损伤的影响:随着摘穗辊间隙和果穗直径增大,摘穗辊凸棱对果穗的作用力、果穗受到摘穗辊的摩擦力以及果穗大端籽粒所受竖直方向的作用力都呈增大趋势,果穗损伤增加;果穗长度超过175 mm时,随果穗长度增加籽粒损伤明显增大,但果穗长度对籽粒损失无显著影响;摘穗辊转速在650~850 r/min变化时,果穗损伤率和籽粒损失随转速增加呈现先减小后增大的趋势;利用高速摄像技术对果穗的运动分析发现:果穗竖直方向运动速度对果穗损伤无明显影响,但果穗与摘穗辊接触时间越长,越容易对果穗造成损伤。该文通过对机械摘穗损伤机理的分析明确了影响摘穗损伤的主要因素,可为玉米摘穗装置的优化设计提供参考。     

开孔型折流板太阳能空气集热器参数优化

为了克服折流板引入带来的负面影响,进一步提升折流板型太阳能空气集热器性能,该文采用正交数值试验的方法研究了开孔参数和入口流量参数对集热器效率的影响。选取折流板开孔参数大小、位置、数量以及入口流量4个因素,每个因素取3水平,考虑各因素间的交互作用,设计正交试验方案,进行三维数值模拟计算。结果表明:各开孔因素之间无明显交互作用,入口流量和开孔大小对集热器效率影响显著。最优折流板开孔参数组合与入口流量大小有关,当入口流量分别为0.0044、0.0088和0.0132 kg/(s·m2)时,对应的效率最高开孔参数组合分别为开孔大小(开孔长度与集热器厚度的比值)为1/6、开孔位置(开孔中心距底板距离与集热器厚度的比值)为1/3、开孔数量为3,开孔大小1/3、开孔位置1/3、开孔数量5,开孔大小1/3、开孔位置0、开孔数量5,其集热效率分别为69.63%、81.71%和86.83%。该文结果可为折流板型太阳能集热器的设计和改进提供理论支持。     

货车怠速工况下噪声源识别及其控制

为了消除货车怠速工况下出现的异常噪声,利用声强法和消去法进行了噪声源识别,结果表明：噪声主要频率范围为288～344 Hz,进气口空气辐射噪声和空气滤清器壳体表面辐射噪声是其主要噪声源,空气压缩机是其根本来源。在此基础上,提出了在空气压缩机进气管道中增加扩张式进气消声器的改进措施,基于有限元方法的进气系统传声损失分析结果和消声器样件的实际装车试验结果均表明：消声器具有良好的降噪性能,增加消声器后,典型测点的噪声在25～1 600 Hz频带范围由77.48 dBA降低至73.21 dBA。异常噪声被有效消除,声品质得到明显改善。     

Improved trace gas flux estimation through IRGA sampling optimization

We examine the theoretical and practical aspects of improving the sampling methods of spectroscopic trace gas sensors of Eddy covariance flux measurement systems. Theory is developed based on non-ideal ventilation devices and existing equations for tube flow and attenuation of non-reactive trace gases and temperature. Model results indicate an optimum design exists which can be expressed in relation to intake tube diameter and which depends upon the ventilation device employed. Field experiment results (employing modified open path IRGAs) show that the use of short intake tubes can reduce flux losses by trace gas signal attenuation while minimizing the adjustments required for density fluctuations, with additional benefits of increased data capture under adverse environmental conditions.     

基于波束形成的汽车前围板隔声测量方法

为提高隔声量测量效率,提出了基于波束形成的测量方法,与传统混响室-消声室声强测量法对某汽车前围板隔声量的测量结果的对比表明:该方法可以准确识别被测试件的隔声薄弱部位,可以准确计算2 000 Hz以下频段被测试件的隔声量,2 000 Hz以上频段虽然其计算的隔声量偏低,但可用于分析不同条件的隔声量的差异或评判隔声量的改进效果;空调进气口内外循环转换阀与阀口贴合不紧密是主要的隔声薄弱环节。在此基础上,对空调进气口内外循环转换阀和前围板声学材料进行改进,测量结果表明:改进后,该汽车前围板的隔声量在500~5 000 Hz频段平均提高了约4.2 dB,对改善其隔声性能进而改善车内声学环境具有重要意义。