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。     

隔板对汽车微穿孔管消声器声学特性的影响

为分析隔板对微穿孔管消声器声学特性的影响,该文首先通过试验验证微穿孔管消声器传递损失数值计算方法,然后建立带隔板微穿孔管消声器传递损失的理论模型并利用数值方法进行验证,最后基于理论模型分析了隔板对微穿孔管消声器传递损失的影响。分析发现,隔板位置影响主消声频带及传递损失大小,隔板越靠近中间位置,第一拱形衰减域向高频扩大,且传递损失越大;隔板数目增加,传递损失相应增大,但当隔板数目达到一定值时传递损失不再显著增大;在简单微穿孔管消声器内加隔板后,可以适当缩短膨胀腔长度,而不会明显降低该消声器消声性能,此方法可大大降低消声器的轴向长度,对微穿孔管消声器的优化设计具有指导意义。     

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。     

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。     

气吸式割前摘脱联合收割机惯性分离室压力损失的影响因素

鉴于气吸式4ZTL-1800割前摘脱稻(麦)联合收获机的惯性分离室的体积和压力损失一般都较大。该文在前期研究工作基础上，确定以惯性分离室为对象，选择隔板长度、上盖安装高度、分离室长度、分离室入口气体速度为试验因素，以压力损失为评价指标，进行了四因素五水平二次正交旋转组合试验，获得了上述参数对压力损失的影响规律。在保证分离室分离效率的前提下，以分离室压力损失最小为目标，得出了惯性分离室的优化结构参数：隔板长度1180 mm，上盖高度1120 mm，分离室长度1700 mm。研究结果可为惯性沉降分离室的设计提供参考。     

基于目标规划的履带可变形机器人结构参数设计及验证

机器人结构参数直接影响其对环境的适应能力,因此合理的结构参数设计至关重要。为更高效设计能适应障碍已知环境的机器人,该研究提出一种基于目标规划的机器人结构参数设计方法,以得到能适应该环境的结构参数最优的机器人,并开发样机进行试验验证。首先提出并设计履带可变形机器人模型,在分析机器人越障机理基础上,建立机器人能够跨越的台阶和沟壑障碍与其结构参数间的关系,并在此基础上建立履带可变形机器人的结构参数目标规划模型。利用遗传算法得到该目标规划问题的最优结构参数:履带轮半径60 mm,摆臂最大长度326 mm,机体长度290 mm,并利用Adams建立仿真模型验证了机器人对目标环境的适应性。样机试验表明机器人能够跨越160 mm高台阶和300 mm宽沟壑,证明了计算得到的结构参数的合理性,及基于目标规划的机器人结构参数设计方法的可行性。该研究可为机器人的结构参数设计提供参考。     

基肥定深施用装置排肥口位置与施肥深度关系模型

针对中国黄淮海地区冬小麦基肥施用过程中化肥无序投送造成的过量施用、利用率低的问题,结合现有的冬小麦旋耕施肥作业的农艺特点,该研究提出一种基于旋耕覆土的基肥定深条施投送方法。通过对旋耕刀、后抛土块进行运动学分析,建立了基肥定深施用装置排肥口位置与施肥深度关系模型,搭建了旋耕施肥试验平台,设计了2组递进试验,应用该平台对建立的排肥口位置与施肥深度关系模型进行大田试验验证,在旋耕机构的结构参数和工作参数一定的情况下,根据建立的关系模型对排肥管的安装位置进行依次调整,试验设置80、100、120、140和160 mm共计5种肥料目标投送深度,然后对5种肥料目标投送深度下的肥料实际位置深度进行测量。试验结果表明,肥料的实际位置深度均值与对应目标投送深度的偏差最大值为9 mm,偏移率最大值为8.75%,肥料的实际投送位置深度和目标投送深度基本吻合。该研究可以为中国黄淮海地区冬小麦基肥的精准定深实施及其相关联合机具开发提供理论依据。     

隔板起始位置对大型双蜗壳双吸泵径向力和压力脉动的影响

为研究双蜗壳泵内压力脉动情况,该研究以某大型双蜗壳双吸泵为研究对象,通过三维非定常计算对不同隔板起始位置对水力性能、叶轮径向力、蜗壳内各点压力脉动的影响进行研究。研究结果表明,采用双蜗壳结构后,设计点效率下降4%～5%;径向力大小在叶轮旋转过程中呈周期性变化,径向力大小受隔板起始位置影响较大,因此需要合理布置隔板起始位置;隔舌附近各点压力分布均呈现明显的周期性波动变化,隔舌后测点压力峰值、平均值及脉动值要远小于隔舌前测点,仅为隔舌前测点相应值的25%～50%,而且随着隔板起始位置后移,隔舌附近各点压力波动逐渐减弱;综合考虑水力性能及压力脉动影响,隔板起始点应布置于自隔舌点以叶轮中心为圆心向蜗壳出口方向旋转200°位置,该结构下水力效率最高,径向力最小,研究结果可以为大型双蜗壳双吸泵水力性能改进及结构优化提供一定的理论支持。     

小麦宽苗带撒播器弹籽板结构设计与优化

为了对小麦宽苗带撒播器进行结构改进和参数优化,该文以鸭掌型宽苗带撒播器弹籽板为研究对象,建立了以球面半径、安装倾角和跨度作为变量的球面型弹籽板数学结构模型,搭建了离散元仿真平台,以小麦籽粒横向均匀度变异系数作为作业效果评价指标,分析3个变量对宽苗带撒播器工作性能的影响,并根据试验结果对弹籽板的结构进行优化。单因素试验结果表明,球面半径在130～150 mm、安装倾角在30?～40?、跨度在80?～100?区间时,宽苗带撒播器具有较好的横向匀种效果;通过二次回归正交旋转组合试验,建立了3个变量与横向均匀度变异系数的回归方程,结果表明,影响小麦籽粒横向均匀度变异系数的主次因素依次为安装倾角、球面半径、跨度和安装倾角×跨度,其中安装倾角和跨度之间存在一定的交互作用,当球面半径、安装倾角和跨度分别为141.26 mm、35.53?和90.72?时,宽苗带撒播器具有较优的横向匀种效果,此时理论计算和仿真试验的横向均匀度变异系数分别为10.58%和9.21%,两者偏差仅为1.37个百分点,说明建立的回归模型准确;弹籽板最优结构参数组合下宽苗带撒播器台架和田间应用试验结果显示,小麦籽粒的横向均匀度变异系数的平均值分别为13.40%和12.10%,台架和田间应用试验的结果与仿真试验基本吻合,证明应用离散元法对宽苗带撒播器弹籽板结构参数进行优化的结果是可信的。该研究可以为宽苗带撒播器的弹籽板结构参数优化以及提升其横向匀种效果提供理论参考。     

单缸柴油机一体式净化消声器设计与性能试验

为了通过机外净化的方式降低柴油机排放,基于单缸柴油机的工作特点,融合一体式净化消声器的设计要求,研制了一种单缸柴油机用一体式净化消声器。通过数值模拟与试验相结合的方法,对设计的一体式净化消声器的催化性能、声学性能、空气动力性能以及结构性能展开研究,提高催化器转化效率和使用寿命,同时满足消声作用。整机性能试验表明:安装优化后的一体式净化消声器,整机噪声略小于原机消声器,整机八工况排放CO、HC、PM分别为0.94、0.46、0.40 g/k W·h,相比于仅采用机内净化的样机分别降低了85.4%,70.5%,28.6%,劣化试验后柴油机排放满足非道路柴油机国Ⅲ要求;一体式净化消声器采用优化结构,与原结构相比,由于排气气流均匀流经催化器,CO、HC和PM的转化效率分别提高了21.0%、25.8%和7.0%。该研究可为单缸柴油机的机外净化研究提供参考。     

籽棉清理漏斗形重杂分离器的参数优化与试验

为提高重杂分离器的分离效率,该文以MQZH-10型漏斗形重杂分离器为研究对象,基于计算流体力学软件对其速度流场、籽棉和杂质轨迹进行模拟分析,设计了四因素五水平二次正交旋转试验,研究了入口风速、导流板倾斜角、补风口风速、可调挡板倾角4个因素对落棉率、铁钉去除率、石子去除率和铃壳去除率的影响,建立了二次回归数学模型。通过建立的数学模型分析了4因素对各指标的影响,利用多目标非线性优化方法确定了漏斗形重杂分离器的最佳工艺参数组合,即入口风速为21 m/s,导流板倾角为44°,补风口风速为2 m/s,可调挡板倾角为45°。此时,落棉率为0.48%、铁钉去除率为96.59%、石子去除率为85.96%,铃壳去除率为31.57%。通过该文给出的最优参数组合,来设置漏斗形重杂分离器的参数,减少了分离器参数设置的盲目性,提高了重杂分离效率。     

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。