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排气消声器仿真计算与优化设计

2020-12-06阅读(721)

排气消声器仿真计算与优化设计

论文摘要

本文以桂林消声器厂针对6DF2-26型柴油机所开发的排气消声器为研究对象。发动机台架试验表明:该消声器排气噪声总声压级仅从120dB（A）下降到105dB（A）,功率损失比超过4.4%。在初步掌握噪声控制理论、最优化设计理论以及发动机模拟与仿真软件GT-Power的基础上,本文研究了消声器的仿真、试验与优化。确定了6DF2-26型柴油机的降噪指标,并利用四端网络法和GT-Power分析软件建立了发动机与其配套消声器的数学模型。并以台架试验数据为依据,验证了两种仿真方法均能有效地模拟出消声器在各个频段上降噪性能的趋势,其中以GT-Power在对复杂消声器的仿真结果上更为迅速准确一些。通过建立消声器的插入损失模型,详细分析了简单扩张式和内插管扩张式消声器的扩张比对消声器声学性能的影响规律;研究分析赫姆霍兹共振和穿孔管共振消声器的穿孔率对消声效果的影响规律,同时依据分析结果对原消声器进行了结构调整,并通过对结构调整后的消声器的仿真确定了消声器结构优化的方向。最后在综合考虑消声量和压力损失的前提下,对消声器的主要结构参数进行优化。通过对优化后的消声器进行台架试验,发现新消声器在各个频率上的消声量都达到了必须消声量的要求,排气噪声总声压级为94.5dB（A）,功率损失比为1.3%,均符合国家对消声器的设计要求。整个分析、设计和优化过程对实际生产具有指导意义。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第一章 绪论
  • 1.1 概述
  • 1.2 消声器的研究发展状况
  • 1.2.1 消声器概述
  • 1.2.2 理论研究概况
  • 1.2.3 试验研究概况
  • 1.3 研究目的及主要工作内容
  • 1.3.1 研究的目的
  • 1.3.2 主要工作内容
  • 第二章 内燃机的排气噪声及其控制
  • 2.1 内燃机排气噪声的性质和频谱特征
  • 2.1.1 排气噪声的性质
  • 2.1.2 排气噪声频谱
  • 2.2 消声器的类型及基本结构分析
  • 2.2.1 消声器的分类
  • 2.2.2 各基本消声结构分析
  • 2.3 消声器的空气动力性能
  • 2.3.1 消声器空气动力性能的评价指标
  • 2.3.2 消声器压力损失的估算
  • 2.4 内燃机排气噪声的控制
  • 2.4.1 内燃机排气噪声的必须消声量频率特性
  • 2.4.2 内燃机排气消声器性能的评价指标
  • 2.5 本章小结
  • 第三章 消声器的台架试验
  • 3.1 台架试验
  • 3.2 试验项目
  • 3.3 试验条件
  • 3.4 试验仪器
  • 3.5 试验步骤
  • 3.6 试验数据处理
  • 3.7 本章小结
  • 第四章 消声器的仿真计算
  • 4.1 试验用消声器的结构与参数
  • 4.2 消声器分析的理论基础
  • 4.3 消声器的四端网络法分析
  • 4.3.1 一维平面波理论
  • 4.3.2 四端网络法的基本思路
  • 4.3.3 消声器的一维计算模型
  • 4.3.4 消声器基本结构的消声性能计算
  • 4.3.5 四端网络法对Muf01型消声器消声性能的模拟计算及分析
  • 4.4 GT-Power对Muf01型消声器消声性能的模拟
  • 4.4.1 GT-Power仿真原理概述
  • 4.4.2 GT-Power中各个部分的功能及仿真计算的流程
  • 4.4.3 消声器声学模型的建立与性能分析
  • 4.5 本章小结
  • 第五章 消声器消声结构的调整分析
  • 5.1 消声器消声结构的分析方式概述
  • 5.2 针对简单消声器结构的声学分析
  • 5.2.1 简单扩张式消声器的声学分析
  • 5.2.2 内插管式消声器的声学分析
  • 5.2.3 单穿孔管式消声器的声学分析
  • 5.3 针对试验消声器结构的调整与声学分析
  • 5.3.1 Muf01型消声器结构的调整
  • 5.4 针对调整后消声器的声学分析
  • 5.4.1 比较消声器模型Muf02和Muf03的传递损失
  • 5.4.2 比较消声器模型Muf02和Muf04的传递损失
  • 5.4.3 比较消声器模型Muf02、Muf052及Muf054的传递损失
  • 5.4.4 比较消声器模型Muf02和Muf06的传递损失
  • 5.4.5 比较消声器模型Muf02和Muf07的传递损失
  • 5.4.6 比较消声器模型Muf02和Muf08的传递损失
  • 5.5 本章小结
  • 第六章 消声器的优化设计
  • 6.1 消声器优化概述
  • 6.2 优化计算三要素的确定
  • 6.2.1 选取设计变量
  • 6.2.2 确定目标函数
  • 6.2.3 给定约束条件
  • 6.3 优化计算
  • 6.3.1 消声器的最优化设计模型
  • 6.3.2 消声器最优化计算方法概述
  • 6.3.3 消声器的最优化计算
  • 6.4 优化结果验证
  • 6.4.1 台架试验结果
  • 6.4.2 试验结果分析
  • 6.5 本章小结
  • 第七章 结论与展望
  • 7.1 论文总结
  • 7.2 今后的工作方向
  • 参考文献
  • 致谢
  • 攻读学位期间发表的学术论文

    • 相关论文文献

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