排气消声器的声学性能研究

针对车辆的排气噪声进行分析。排气噪声是车辆发动机的主要噪声源,属于低频噪声,目前对排气噪声的分析很难形成精确的理论结果。本文以平面波理论和三维数值方法计算简单扩张腔式消声器在不同结构参数下的传递损失,利用三维建模软件Solidworks和专业声学软件Sysnoise分析简单扩张腔式消声器的声学性能,从而来评估消声器的降噪性能。结果表明,在一定范围内,扩张比在增大时,传递损失也会随着增加,但扩张比过大会产生再激励噪声,形成负面效果。扩张腔的长度对传递损失的影响不大,但决定了频率特性。插入管的插入长度在一定的频率范围内影响传递损失。     

小孔喷注复合式消声器综合性能仿真与优化

借助Virtual Lab声学软件,利用有限元法和传递导纳计算小孔喷注复合式消声器消声性能,并分别计算其声腔扩张室的消声量,且进行对比分析。利用FLUENT计算出小孔喷注复合式消声器的压力损失,公式得出其阻力系数,并与传统常见消声器的阻力系数进行对比。Isight优化软件集成Pro/E、ICEM和FLUENT对小孔喷注的小孔直径参数解析,计算得出小孔直径对消声器压力损失的关系,选取压力损失最小的小孔直径完成优化。     

排气消声器性能的数值模拟

用三维有限元法计算出消声器的四端子参数,利用所求得的四端子参数计算消声器的性能,克服了由高次波影响和一维理论计算公式在高频区计算不准确造成的缺陷。利用上述方法,分别对截面形状、端部形状和进出气管位置不同的多种扩张式消声器性能进行了数值模拟。结果表明,扩张室为圆形截面的消声器性能优于椭圆形和矩形截面消声器;扩张室端部形状不仅影响消声器传递损失的大小,还影响到传递损失的变化周期;当进出气管之一与扩张室轴线偏离一定距离时,可有效地提高消声器的消声频率,改善消声性能。     

基于SYSNOISE的消声器消声性能仿真研究

基于SYSNOISE FEM-Fluid分析方法,分别对无插入管扩张室消声器、单插入管扩张室消声器和双插入管扩张室消声器的传递损失进行仿真模拟,从而得到不同结构不同穿孔率消声器的传递损失曲线.通过对传递损失曲线的分析,比较了不同结构的传递损失并且提出了具有较好消声效果的消声器结构.     

多腔共振式消声器的声学特性分析

多腔赫姆霍兹共振消声器的内部结构比较复杂,一维平面波理论无法准确预测其声学性能,利用三维声学软件分别对不同组合形式的多腔赫姆霍兹共振消声器进行数值仿真,分析不同组合结构对共振消声器传递损失的影响.结果表明:并联或串联形式共振消声器,可以消除多个频率处噪声值,或增加某个频率处的消声量,串并联组合结构有效地扩展共振消声器的消声频带,提高消声性能.     

排气消声器声学性能仿真分析

分别运用一维平面波法和三维有限元法对单腔扩张式消声器进行传递损失仿真分析,通过改变扩张腔长度以及扩张腔直径建立不同的消声器模型来分析扩张腔长度、扩张比对传递损失影响,结果表明,一维平面波法和有限元法具有很好的吻合性,同时用三维有限元法预测了复杂结构消声器的传递损失。     

离心泵用赫姆霍兹水消声器声学特性数值模拟

为了降低离心泵沿管路传播的辐射噪声,基于有限元理论,运用AnsysCFX软件对不同工况下离心泵出口压力脉动进行计算．研究了离心泵出口压力脉动特性,运用声学软件Sysnoise对内置和外置连接管、不同连接管长度、并联连接管、串联和并联共振腔以及改变串联和并联共振腔内连接管长度的赫姆霍兹水消声器的声学特性分别进行仿真,并分析其影响规律．仿真结果表明：连接管长度、连接管连接方式能有规律地改变赫姆霍兹水消声器的共振频率和传递损失;串联和并联共振腔可以同时出现多个共振频率,但串联共振腔产生的共振频率向其各自单腔的共振频率的两端移动,传递损失有所下降,且各腔内共振频率相互影响;并联共振腔产生的共振频率向其各自单腔的共振频率的内部移动,同时传递损失大幅增大,各腔内传递损失互不干扰．     

离心泵用赫姆霍兹水消声器试验研究

为研究离心泵用赫姆霍兹水消声器的性能,基于传递函数法测量了不同连接管长度的赫姆霍兹水消声器声学特性,并与声学仿真计算结果进行对比和试验验证.试验中采用共振腔为单腔半圆柱形的赫姆霍兹水消声器,在消声器的前后分别安装2个水听器和1个压力脉动传感器,水听器用于测量消声器前后的动态声压信号,压力脉动传感器用于测量水消声器前后的静压,然后采用求平均的方法计算水消声器前后平均压力之差,得到水消声器在不同工况下的压力损失.连接管的原始长度为12 cm,然后改变连接管长度,使其安装长度分别为20,30,40和50cm.试验结果表明:赫姆霍兹水消声器的共振频率随连接管长度的增大而降低,传递损失呈现出先增大后减小的趋势,与声学仿真计算结果趋势一致;连接管长度对赫姆霍兹水消声器压力损失的影响不大,但与系统的运行工况有关,随流量的增大而增大.     

多腔消声器消声性能数值计算与结构优化

运用声学有限元法对某型号喷雾喷粉机的排气消声器进行减噪优化,采用LMS Virtual.Lab声学仿真软件分析介质流动效应和排气温度对消声器传递损失的影响,研究排气管位置和消声器消声性能之间存在的规律,并通过增加腔室数来研究消声器传递损失的变化规律,由仿真分析可以得出,在低频段三腔消声器的消声性能较好。最后利用声学测试系统分别测试未安装消声器以及安装有原消声器和两种通过增加腔室数改进的消声器的喷雾喷粉机的噪声频谱,验证仿真分析的结论。     

拖拉机抗性消声器声学子结构声传递矩阵研究

以消声器传递矩阵分析方法为基础，给出了１２种拖拉机抗性消声器声学子结构的声传递矩阵。以传递损失为评价指标，实验验证了两个消声器的声学性能。本文研究结果，为进行拖拉机抗性消声器的优化设计创造了条件。     

扩张腔式内燃机消声器空气动力性模拟分析

为了研究消声器不同结构对空气动力特性的影响,采用流体力学分析软件FLUENT对汽车消声器内部气流状态进行了模拟与数值计算,分析了扩张比及入口流速对消声器内气体压力损失的影响,得到流速-压力损失关系曲线图。数值模拟分析表明,内插管插入深度及其相对位置对消声器压力损失有很大影响,证实了流场数值分析的有效性。研究对改进消声器的空气动力性有一定的指导作用。      

基于遗传算法穿孔管消声器结构优化

利用传递矩阵法构建穿孔管消声器的传递损失计算模型,并据此建立优化目标函数,采用遗传优化算法对各结构参数进行优化计算,最终得到声学性能优良的消声器结构。     

基于COMSOL的汽车抗性消声器的仿真分析

以某汽车抗性消声器为对象,在COMSOL Multiphysics中建立其几何模型,划分网格、设置材料属性及边界条件,通过压力声学模块和计算流体动力学(CFD)模块对该模型分别进行声场频域分析和流场稳态分析。通过(声学)传输损失以及(CFD)压力损失来对该抗性消声器的性能进行评价,并分析了消声管形状、孔隙率的变化对传输及压力损失的影响。仿真得到了抗性消声器内的声压级分布云图、声强场流线图以及流场压力分布云图、湍流速度流线图,为后续设计汽车抗性消声器提供了参考。     

直通穿孔管消声器与横流穿孔管消声器消声性能对比研究

采用三维声学软件Sysnoise对比分析直通穿孔消声器与横流穿孔消声器的传递损失。应用Mechel公式降低穿孔管消声器模型的复杂性,通过施加阻尼边界条件对穿孔管进行模拟。得出结论：穿孔率和穿孔半径相同时,横流穿孔管消声器的消声性能明显优于直通穿孔管消声器,但是横流穿孔消声器的阻力损失比较大。通过本研究可以为消声器的设计和选用提供依据。     

复杂结构消声器消声特性仿真研究

通过建立消声器内部声场的三维数学模型,采用有限元法对复杂结构消声器传递损失进行了仿真计算,着重分析了不同的结构参数对消声器传递损失的影响,根据分析结果优化了消声器的结构,有效地提高了消声器的消声性能,为复杂结构消声器的设计提供了参考。     

拖拉机分流气体对冲排气消声器压力损失的研究

对课题组前期提出的拖拉机分流气体对冲消声器进行了内流场的优化与改进,运用CFD软件Fluent对原消声器进行了流场计算。分析发现:隔板及对冲区域是压力损失比较大的地方,其原因在于结构设计不合理引起的速度梯度的急剧变化。在自行设计的消声器试验台上,对原消声器进行了不同速度入口条件下的压力损失试验与仿真对比,结果表明:通过CFD方法可以很好地模拟消声器的压力损失,且消声器的压力损失随入口速度的增大而增大;对原模型进行结构改进,通过增加导流环、加大弯头半径等方法,消除了容易产生速度梯度的负压区,改进后的消声器压力损失比改进前的压力损失减小了30%左右。     

内燃机排气消声器数值模拟研究进展

对消声器的研究一直侧重于声场和流场及消声机理的研究,且重点在探讨消声器内部声场和流场分布对消声器特性的影响,并建立二维和三维有限元及边界元设计模型,从不同角度研究消声器的性能。有限元适用于模拟消声器的内部流场和声场分析,而边界元法对求解消声器内部声场和外部辐射声场更有优势,一般都是通过分析消声器的插入损失来评价消声器的声学性能,通过分析阻力损失来评价消声器的空气动力性能。近年来随着计算机技术的发展,利用专业的三维声学软件对消声器的声学性能和空气动力性能进行模拟已成为消声器仿真的一个热点。     

复杂多腔消声器的数值分析与结构优化

对某型号喷雾喷粉机的复杂多腔排气消声器进行减噪优化,提出了增加穿孔板和增加共振腔两套改进方案。利用理论计算设计共振腔,并采用LMS Virtual.Lab声学仿真软件分析共振腔消声器的传递损失。最后利用声学测试系统分别测试了安装两种改进消声器的喷雾喷粉机的噪声频谱,验证了共振腔消声器仿真分析的结果,得出增加穿孔板能够提高复杂多腔消声器的高频消声性能的结论。     

船舶用输液管路新型消声器特性分析

为降低管路辐射噪声及流体脉动,设计一种用于输液管路的新型消声器,通过试验与数值计算相结合的方法评估其消脉降噪性能,采用一维模型与三维有限元模拟计算其传递损失,利用水听器测试安装消声器前后管口辐射噪声,并采用Adina流固耦合有限元软件评估其消脉性能．结果表明:一维计算模型与三维有限元模型预测消声器传递损失吻合较好;管口声辐射主要与管路动力装置周期噪声以及流体脉动频率有关,故降低流体脉动亦可降低管口声辐射;消声器针对特性频率具有消声效果,在6 000 Hz 1／3倍频程处,消声器降低声压级35 dB;在消声器内壁增加弹性元件,使流体与弹性壁发生耦合,有利于改善管道内流体的脉动,当流体脉动频率为250 Hz、弹性元件弹性模量为267 MPa时,消声器可降低流体脉动幅值达70％．     

基于Fluent的草坪割草机消声器的优化设计

分析草坪割草机消声器速度场、湍流强度场、压力场和温度场对消声器内部强度及排气效果的影响,利用CFD前处理器软件Gambit建立物理模型并进行网格化处理;在给定边界条件下,采用Fluent软件对消声器进行内流场模拟计算分析。分析结果表明,消声器每个腔体的压力温度基本保持一致,压力温度的突变主要发生在气体过渡位置(主要是插管处)。并指出,在消声器设计中,应较平缓的减少压力损失,提高消声器的消声性能;消声器各腔体长度会影响其频谱移动,因此应合理的设计各腔体的长度。运用计算机软件对消声器内部气流场进行有效的模拟仿真,大大提高了消声器设计研究周期。