汽车排气消声器声学及阻力特性的数值仿真研究

论文摘要

发动机排气噪声是整车噪声的主要噪声源之一。目前,控制排气噪声最有效的途径是在排气系统上使用消声器。排气消声器是一种阻止噪声传播而允许气流通过的降噪装置,其在降低排气噪声的同时,会带来排气阻力的增加,影响了车辆的动力性能和经济性能,所以设计高消声性能、低阻力损失的消声器一直是排气噪声控制领域的重要课题。本文运用三维数值仿真方法研究排气消声器的声学和阻力特性。三维数值仿真方法能对排气消声器的性能进行准确评估,同时兼顾多种外界因素的影响,是排气消声器改进设计的有效方法。文中,首先研究了基本消声结构的声学和阻力特性,着重讨论了结构参数对声学和阻力特性的影响;然后分析了尾管结构对消声器性能的影响;最后对某轿车排气消声器进行三维数值仿真,分析了该消声器的声学和阻力性能,并针对不足提出了改进措施。三维数值仿真方法能够缩短产品研发周期,降低生产成本,提高产品质量,对消声器的设计和改进具有重要指导意义。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 致谢
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.1.1 问题的提出
• 1.1.2 研究排气消声器的意义
• 1.2 消声器国内外研究现状
• 1.3 本文研究的主要内容
• 第二章 排气消声器基本理论
• 2.1 排气噪声的产生机理及其控制
• 2.1.1 排气噪声产生机理及频谱特性
• 2.1.2 影响排气噪声的主要因素
• 2.1.3 降低排气噪声的措施
• 2.2 排气消声器的分类
• 2.2.1 阻性消声器
• 2.2.2 抗性消声器
• 2.2.3 阻抗复合式消声器
• 2.3 排气消声器的评价指标
• 2.3.1 声学性能评价指标
• 2.3.2 空气动力性能评价指标
• 2.3.3 机械性能评价指标
• 2.4 本章小节
• 第三章 基本消声结构数值仿真研究
• 3.1 声学仿真理论基础
• 3.1.1 声学基本理论
• 3.1.2 声学有限元法
• 3.1.3 穿孔结构的声阻抗
• 3.1.4 传递损失的数值计算方法
• 3.2 计算流体动力学仿真理论基础
• 3.2.1 流场的基本控制方程
• 3.2.2 湍流及其理论模型
• 3.2.3 有限体积法
• 3.3 消声器数值仿真流程
• 3.4 基本消声结构声学性能数值仿真
• 3.4.1 扩张腔消声器的声学数值分析
• 3.4.2 亥姆赫兹消声器的声学数值分析
• 3.4.3 直通穿孔管消声器的声学数值分析
• 3.4.4 横流穿孔管消声器的声学数值分析
• 3.4.5 阻性消声器的声学数值分析
• 3.5 基本消声结构阻力特性数值仿真
• 3.5.1 扩张腔消声器阻力特性的数值分析
• 3.5.2 亥姆赫兹消声器阻力特性的数值分析
• 3.5.3 直通穿孔管消声器阻力特性的数值分析
• 3.5.4 横流穿孔管消声器阻力特性的数值分析
• 3.6 本章小节
• 第四章 尾管对排气消声器声学及阻力性能的影响分析
• 4.1 尾管长度的影响
• 4.2 尾管直径的影响
• 4.3 尾管数目的影响
• 4.4 尾管形状对消声性能的影响
• 4.5 尾管切口形式的影响
• 4.6 尾管辐射阻抗对消声性能的影响
• 4.7 尾管口扩张器对消声性能的影响
• 4.8 本章小节
• 第五章 排气消声器声学及阻力特性数值仿真实例
• 5.1 排气系统声学及阻力特性的数值仿真
• 5.1.1 排气系统声学性能仿真
• 5.1.2 排气系统阻力特性数值仿真
• 5.2 前消声器声学性能数值仿真及改进措施研究
• 5.3 中消声器声学性能数值仿真及改进措施研究
• 5.4 后消声器声学和阻力性能数值仿真及改进措施研究
• 5.5 排气系统改进前后声学及阻力特性对比
• 5.6 本章小节
• 第六章 全文总结及展望
• 6.1 全文总结
• 6.2 存在不足及对未来展望
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的论文
• 攻读学位期间参与的研究项目