汽车排气消声器内部流场和声场数值分析
一种新型排气净化消声器的内部流场分析
一种新型排气净化消声器的内部流场分析摘要：对新型的的排气净化消声器建立流场模型，利用CFD软件Fluent进行内部流场分析，本文研究的是带有内置低温等离子体装置的消声器，低温等离子体装置势必对消声器的流场特性产生巨大的影响，进一步影响柴油机的性能。
通过对比分析两种不同内部结构的模型的压力场、速度场，得出内置低温等离子体对消声性能的影响。
通过流场数值模拟，可以分析消声器的空气动力性能，为消声器的设计改造起到一定的指导作用。
关键词：净化消声器，低温等离子体，空气动力性Abstract：By establishing flow field model of the new type of exhaust purification muffler，using CFD software Fluent to analysis internal flow field，this paper studies a muffler with low temperature plasma device built-in，the low temperature plasma device will be have a great influence on the flow field characteristics，and further affect the performance of the diesel engine. Through the comparative analysis the pressure field，velocity field of the two kind of model with different internal structure，it is concluded that the built-in low temperature plasma influence on the muffler performance. Through the numerical simulation of flow field，it is convenient to analyses the muffler aerodynamic performance，and provide guides for the muffler design and transformation .Keywords：purification muffler，low temperature plasma，air dynamic0 前言消声器是降低柴油机排气噪声最主要的消声降噪装置，已经广泛应用到发动机领域。
汽车消声器的流场和压力损失分析
值 模 拟 ， 究 相应 的 压 力损 失 随入 口流速 的 变化 趋 势 。 结果 表 明 ， 扩 张 腔 消 声 器 内部 流 场 非 常 复 杂 ， 间连 研 双 中
通 管 的位 置 和 数 量 对 消 声 器 内气 体 的 压 力 损 失 有 很 大 的影 响 ， 连 通 管 消 声 器 内的 压 力 损 失 比 单 连 通 管 的 双
器 ， 声 器 Ｂ 为 双 连 通 管 消 声 器 。这 两 种 消 声 器 消
计算 采 用 ＳＭＰ Ｅ Ｉ Ｌ Ｃ算 法 求 解 控 制方 程 ， 采 用标 准 ｋｅ 流模 型进 行数 值模 拟 。入 口边 界 条 —湍
的基 本尺 寸均 为 ： 第一 扩 张 腔 与第 二 扩 张 腔 长度 为 １ ０ｍｍ， ０ 扩张 腔直 径 为 ６ ０ｍｍ； 口管 、 间 入 中
于 结 构 复 杂 的消 声 器 ， 内部 气 体 流 动 是 三 维 、 其 非 定 常 的 。对 汽 车 消 声 器 进 行 流 动 特 性 分 析 ， 迅 能
连通 管和 出 口管 的长 度 分 别 为 ４ 、 ０ ４ ０ ３ 、 ０ｍｍ； 入
口管 和 出 口管 的 直 径 均 为 ２ Ｏ ｍｍ 。 消 声 器 Ａ 和
道 很 少 ＿。 ４ Ｊ
三 维 Ｃ Ｄ模 拟 技 术 在 汽车 消声 器 优 化 设 计 Ｆ 中的成 功应用 ， 现 代 汽 车零 配 件 的优 化 设 计 开 为 辟 新 的思 路 和方 向［ 。本 文 采 用 Ｃ Ｄ软 件 Ｆ ｕ ５ ］ Ｆ ｌ— ｅｔ ｎ 对两种 典 型结构 的消 声器 内部 流场 分 布 进 行 研究 ， 并就 消声 器 内部 的气 流 速 度 变化 对 其 压 力
且 无摩擦 的无 滑移壁 面边界 条件 。
汽车排气消声器性能分析及改进
汽车排气消声器性能分析及改进
汽车排气消声器是汽车排气系统中的重要组成部分，主要负责减少排气管内的高频噪音和水平震动，提升汽车的行驶舒适性。
本文将对汽车排气消声器的性能进行分析，并提出改进的建议。
首先，我们需要了解汽车排气消声器的工作原理。
汽车排气消声器一般由进气管、管壳、排气管、变径管、吸音材料和耗散材料等组成。
当高温高压的废气进入消声器时，它会冷却并经过变径管，由于其内径发生变化，废气产生多次反射。
在消声器的管壳内，安装了吸音材料和耗散材料，吸音材料主要通过几何结构和孔隙形状等改变振动的频率，阻碍声波传播；耗散材料则通过摩擦和加速振动来将振动能转化为热能。
这样，噪音通过吸音和耗散，在排气系统中被分散，从而减少排气管内的噪声。
然而，现有的汽车排气消声器仍然存在着一些问题。
首先，吸音材料和耗散材料的材质和结构需要进一步优化和改进，以提高其噪声吸收和振动耗散能力。
其次，现有的消声器缺乏适当的尾流处理，尾流涡旋的产生会引起排气管内的振动和噪声。
因此，在设计消声器时，需要考虑如何通过增加消声器的长度、直径和尾流处理等手段来减少尾流。
为了解决这些问题，我们可以采用以下改进措施。
首先，可以从材料和结构入手，选择更好的吸音材料和耗散材料，通过改变吸音材料和耗散材料的孔隙结构和厚度等参数，优化消声器的吸振和耗散能力。
其次，可以采用流量分离技术，在进气前将废气分流，部分废气绕过消声器直接排出，减少消声器的负荷，提高噪声减幅。
最后，可以在消声器内部设计增加一些导流板和环形翼片，通过引导气流的方向和强度，减少尾流涡旋的产生，并降低排气管内的振动和噪音。
汽车排气消声器性能分析及改进
汽车排气消声器性能分析及改进汽车排气消声器是汽车排气系统中非常重要的组成部分，其主要功能是减少汽车排气过程中产生的噪音和振动。
由于汽车排气消声器内部结构复杂，易受到磨损和腐蚀等因素的影响，其性能会随着使用时间的增长而逐渐下降。
对汽车排气消声器的性能进行分析和改进是非常必要的。
对汽车排气消声器进行性能分析。
汽车排气消声器的主要性能参数包括消声效果、阻力损失和耐久性等。
消声效果是衡量汽车排气消声器性能的重要指标，其通常以噪声水平的减少程度来评价。
阻力损失是指汽车排气通过消声器后增加的阻力，该指标会影响汽车的排气效率和燃油消耗。
耐久性则是指汽车排气消声器在长期使用过程中的可靠性和寿命。
在分析汽车排气消声器性能的基础上，可以针对其存在的问题进行改进。
在设计上可以采用优化的内部结构和材料，以提高消声效果。
可以增加消声器内壁的吸音材料，加大消声腔体积，改善排气流动路径等。
可以对排气消声器的进出口设计进行优化，以降低阻力损失。
通过合理设计进出口的形状和尺寸，减小排气气流的阻力。
在材料选择上，可以考虑使用耐高温、耐腐蚀的材料，以提高排气消声器的耐久性。
除了以上改进方法，还可以利用先进的技术手段来提高汽车排气消声器的性能。
可以采用声学模拟软件对排气消声器进行仿真分析，以优化内部结构设计。
可以采用计算流体力学方法对排气气流进行模拟，以改善排气消声器的进出口设计。
还可以利用噪声信号处理技术，如降噪算法等，进一步提高消声效果。
对汽车排气消声器的性能进行分析和改进是非常必要的。
通过优化消声器的结构设计、材料选择和使用先进技术手段，可以显著提高汽车排气消声器的性能，减少噪音和振动，提高排气效率，延长使用寿命。
汽车排气消声器性能分析及改进
汽车排气消声器性能分析及改进汽车排气消声器是汽车发动机排放废气时产生的噪音的最终控制装置。
排气消声器在减轻车辆噪声方面有着重要的作用，它能够降低噪声及排放废气的污染，具有重要的实用意义。
本文主要从汽车排气消声器的性能分析以及改进两个方面阐述。
1、噪声透射损失分析噪声透射损失是指汽车排放废气的声波在消声器内发生反射、散射和吸收等现象，而在排气消声器中消失的能量损失。
该损失是影响消声器性能的重要指标。
因此，消声器的主要任务就是尽可能地减少噪声透射损失。
2、对流损失分析对流损失是指废气在消声器内通过出口的过程中，由于排气流量的不稳定或排气温度的变化等因素造成的能量损失。
对流损失主要表现为声波的衰减，同时也会增加消声器内部的反射声。
排气消声器的压力损失是在限制废气流动的同时产生的。
消声器内的任何障碍物或反应器都会产生压力损失，尤其是在减小噪声的同时要考虑压力损失的控制。
改进汽车排气消声器从以下几个方面进行：1、材料的改进传统的消声器用铁壳，并包含玻璃棉等吸声材料，虽然效果不错，但会增加消声器的重量。
新型汽车排气消声器采用光合成材料，这种材料在高温环境下依然具有较好的隔音性能。
2、结构的改进结构的改进是通过优化消声器内部的管道设计，使气体流动顺畅，减少了对消声器内部声音的反射和散射。
同时，结构设计也有利于减轻噪音的透射损失，提高消声效果。
3、方法的改进现代汽车排气消声器还通过改进装置和使用新型吸音材料等，使消声器在噪声控制方面达到了更好的效果。
例如增加中间储存室、改变放气隔板开孔位置等方法。
综上所述，汽车排气消声器的性能分析和改进是汽车噪声控制的重要途径。
科技的不断进步将为汽车排气消声器的设计提供更广阔的发展空间，从而为推动汽车行业的进步发展做出重要贡献。
汽车排气系统的声学性能及流场特性的数值分析研究的开题报告
汽车排气系统的声学性能及流场特性的数值分析研究的开题报告摘要：汽车排气系统的声学性能和流场特性一直是研究的热点之一。
本文将使用计算流体力学（CFD）方法对汽车排气系统的声学性能和流场特性进行数值分析研究。
首先，将建立汽车排气系统的几何模型，然后使用CFD软件进行数值模拟，分析汽车排气系统内部的气流分布、压力分布、温度分布、声压级等参数。
最后，将通过与实验结果的对比来验证数值模拟结果的准确性和可靠性。
关键词：汽车排气系统；声学性能；流场特性；计算流体力学；数值分析一、研究背景和意义近年来，汽车行业的快速发展使得人们对于汽车排气系统的声学性能和流场特性的研究越来越重视。
汽车排气系统的声学性能和流场特性不仅对于排放控制、节能减排等方面有着重要的作用，同时也会直接影响到汽车的性能指标和驾驶舒适度。
因此，对汽车排气系统的声学性能和流场特性进行深入研究，不仅有助于改善汽车排气系统的工作效率和性能指标，还能提高汽车的安全性和舒适性，从而为汽车产业的可持续发展做出贡献。
二、研究内容和方法本文将采用计算流体力学（CFD）方法对汽车排气系统的声学性能和流场特性进行数值分析研究。
具体而言，将分以下几个方面展开研究：1、建立汽车排气系统的几何模型，包括排气管、中段消声器、尾气消声器等组成部分。
2、使用CFD软件对汽车排气系统进行数值模拟，分析汽车排气系统内部的气流分布、压力分布、温度分布、声压级等参数。
3、通过参数的变化来分析汽车排气系统的声学特性和流场特性，并优化排气系统的结构、材料和参数等方面的设计，以提高汽车排气系统的性能指标和工作效率。
三、研究进展和计划目前，本文已经完成了对汽车排气系统的几何模型的建立，并开始进行基于CFD 方法的数值模拟研究。
计划在接下来的研究中，将进行如下工作：1、采用声学仿真方法，对汽车排气系统在不同工况下的噪声特性进行数值模拟，并与实验结果进行对比验证。
2、通过对汽车排气系统内部气流分布的数值模拟，分析气流的流速、压力、温度等参数，以及气流中的湍流特性，为排气系统的优化设计提供依据。
复杂汽车消声器内部流场数值模拟
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ｐａ ｅ ，ｔ ｅｐａ ａｌ ｌ ｔｒｉ ｐ ｉｄ ｔ ｉ ａ ｅｔ ｅ ｉｎｅ ｏ ｆ ｌ ｆａｃ ｍｐｌｘ ｍｕ ｅ ｉ ｐ ｒ ｈ ｒ ｌ ｃ ｕｓｅ ｓａ ｐｌｅ ｏｓｍｕｌｔ ｈ ｎ ｒｆ ｗ ｅ ｄ ｏ ｏ ｅｌ ｌ ｉ ｅ ｆ ｒｕｓｎｇＣＦＤ，ｉ ｉ ｈ ｅ ｆ ａｔｄ ｌ ｎ ｗｈｃｈｔ ｅ ｐ ｒｏｒ ｅ
汽车排气消声器性能分析及改进
汽车排气消声器性能分析及改进汽车排气消声器是车辆部件中的重要一环，其主要职责是通过减少排气管中的噪声来降低车辆的总噪声水平。
然而，由于内燃机的工作原理，排气噪声是不可避免的，因此消声器的设计和性能显得尤为重要，它的质量可以大大影响整个车辆的噪声水平和驾驶员舒适度。
本文将从理论分析和改进角度探讨汽车排气消声器的性能。
一、消声器工作原理汽车排气消声器的主要工作原理是利用反射、吸声和消能等方法降低排气管中的噪声。
消声器中设有气室，气室内部有诸如屏障板、孔隙管等噪声吸收材料。
当排气气流通过消声器时，由于气室内的屏障板和孔隙管等声音吸收材料的存在，气流因此得到噪声的减弱。
由于屏障板、孔隙管等材料在垂直于它们表面的方向上有一定的声障作用，从而反射和混响噪声波，使其形成相消干涉，进而消声。
二、消声器的设计参数汽车排气消声器的设计需要考虑如下参数：气室长度、气室截面积、尾管直径、屏障板厚度、屏障板孔径和孔隙管密度等。
这些参数的取值将决定消声器的性能和噪声减弱效果。
如何设计这些参数以获得最优的消音效果是消声器研究的一个重要问题。
三、消声器的性能分析消声器性能可以通过模拟和实验等方法进行分析和评估。
模拟方法主要依靠计算机模拟软件，如ANSYS、b等。
模拟方法可以模拟气体流动和声波传播等物理现象，以获得消声器的声学特性。
实验方法主要采用声学试验仪器和工具，如声谱仪、信号发生器等。
实验方法可以直接测量噪声水平和消声器的消音效果。
四、消声器的改进为了获得更好的消音效果，消声器可以从以下几个方面进行改进。
1. 减少气室缩径设计：单一气室缩径方式的消声器传声系统具有较好的消音效果。
通过对管道进行缩径、扩管等设计，可以使排气通过局部压缩而达到消声的效果。
2. 采用阻性材料吸声：阻性材料吸声机理是靠材料的阻度和摩擦力将声能转化成热能而达到消声的效果。
喇叭形状的波纹管是一种有效的阻性材料吸声结构。
3. 采用共振器结构：共振器吸声机理主要是利用共振器在特定频率上共振的材料，将通过它的声波大量吸收。
汽车排气消声器性能分析及改进
汽车排气消声器性能分析及改进汽车排气消声器是一种常见的汽车零部件，它的作用是降低汽车排放时产生的噪音和振动，保障驾乘人员的安全和舒适。
汽车排气消声器的性能包括其消声效果、流阻和气动噪声等，其中消声效果是最为重要的性能指标之一。
本文将从汽车排气消声器的工作原理入手，分析其性能问题，并提出改进方案。
一、汽车排气消声器的工作原理汽车排气消声器通过吸收、散射和反射等机理来降低汽车排放时的噪音和振动。
具体地说，当排气气流通过消声器内部的反射板和吸声材料时，会发生多次反射、衰减和散射，最终将声波能量转化成热能和微小的机械振动。
这样一来，汽车排放时的噪音和振动就得到了有效的降低。
虽然汽车排气消声器具有一定的消声效果，但其性能也存在不少问题。
具体包括以下几个方面：1. 流阻大汽车排气消声器在消声的同时，也会对气流产生一定的阻力，从而影响发动机的性能。
特别是在高转速或大负载下，消声器的流阻会更加明显，对发动机动力输出产生一定的影响。
2. 耐久性低汽车排气消声器通常是由金属和吸声材料组成的复合结构，而吸声材料的耐久性较低，容易因高温、湿度等因素而损坏。
因此，汽车排气消声器的寿命较短，需要定期更换。
3. 效果不稳定由于消声器内部的材料、结构等因素的影响，其消声效果往往不是很稳定，尤其是在不同负载下的消声效果差异较大，这也给车主带来了一定的困扰。
目前，针对汽车排气消声器的改进方案主要有以下几种：1. 优化材料利用新型的纳米复合材料代替传统的吸声材料，可以大幅提高汽车排气消声器的消声效果，并延长其使用寿命。
新材料具有更高的吸声效率、更好的耐久性和耐高温性能。
2. 优化结构改进排气消声器的内部结构，如增加内部分隔板和消声腔等，可以有效减少其流阻，提高发动机的动力输出。
在此基础上，还可以通过更加细致的流场分析和动态模拟等手段，进一步优化消声器的结构设计。
3. 加装附加部件在排气消声器上加装附加部件，如前消声器、后消声器和噪声吸收器等，可以进一步提高消声效果。
汽车排气消声器性能分析及改进
汽车排气消声器性能分析及改进汽车排气消声器是用于降低车辆发动机排放的噪音的一个重要部件。
随着汽车行业的快速发展，人们对汽车噪音的要求也越来越高。
优秀的汽车排气消声器不仅能有效地降低噪音，而且还能提高驾乘舒适度和车辆性能。
本文主要针对汽车排气消声器的性能进行分析和改进。
一、汽车排气消声器的原理汽车排气消声器是在排气管上安装的一个专用设备，用于减少发动机排放的噪音。
它通过反射、吸声和消音的方式来实现这一目的。
消声器主要由进气口、反射室、壳体、阻尼材料和排气出口等部件组成。
进气口：进气口是消声器内与排气管相连的入口，其内部压力与排气管内部压力相同。
反射室：反射室是消声器内部的一个封闭空间，其中有排气管进口和排气出口。
排气在进入反射室的过程中，会反射多次，从而降低噪音。
壳体：壳体是消声器的外壳，通常由金属材料制成，其内部填充了吸声材料、降噪材料等，以提高效果。
阻尼材料：通常由玻璃纤维织物、陶瓷纤维、金属丝、泡沫等材料构成，其作用主要是吸收或拦截噪音，降低噪声的穿透能力。
排气出口：排气出口与排气管连接，将减少的噪音排出车外。
1.吸声性能汽车排气消声器的主要功能是降低排放的噪音。
吸声性能是衡量消声器效果的重要指标。
通常采用声学特性参数和实验方法进行评估。
其中，声学特性参数包括声学阻抗、传声系数和特征阻抗等。
声学阻抗是指声波传播时遇到的阻力，传声系数是指噪音的衰减程度，特征阻抗是指材料的阻抗。
2.降噪效果降噪效果是指消声器对噪音的抑制效果。
它通常通过测量噪音强度、相对声压和声音文件生成器等进行评估。
由于消声器的工作原理是通过反射和吸声的方式降低噪音，所以其效果受消声器内部结构和阻尼材料的影响。
3.稳定性排气消声器的稳定性是指其在不同驾驶条件下的性能表现是否稳定。
通常采用动态实验方法进行评估。
这种方法能够反映消声器在不同工况下的变化规律，而且能够确定消声器的工作频率和振动情况。
1.优化结构消声器结构的设计是影响其性能的一个重要因素。
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1 流场和温度场分析
某汽车发动机排气消声器是一阻抗复合消声器 , 主要由 3 管 、2 腔组成. 其结构如图 1 所示. 3 管分别 为 :带穿孔的进气缓冲管 ,带穿孔的中间缓冲管和出气 管. 第 1腔为内插管扩张腔. 进气缓冲管和中间缓冲管 的穿孔区域布置在第 2 腔内 ,由于这 2 个管的后端是 封闭的 ,其小孔是气流通道. 进气缓冲管的穿孔率约为 5. 63% ,中间缓冲管的穿孔率约为 5. 5%. 第 2腔的后 面填满了吸声材料 ,由穿孔隔板隔开. 穿孔隔板的穿孔 率大于 20% ,声学作用很小 ,只起罩面板的作用 [ 3 - 4 ].
气流速度对消声器消声性能的影响主要体现在 2 个方面 :气流速度的方向和大小影响气流中声波的传 播 ,使吸声结构表面上的边界条件相应改变 ,从而影响 声波在消声器中传播时的衰减规律 ;气流本身的湍流 运动产生涡流噪声 (以中高频为主 )和固体构件的受 迫振动要产生的噪声 (以低频为主 ) ,统称为“气流再 生噪声 ”[ 4 ] .
消声器存在的问题对其进行了改进设计. 经实验验证 ,分析结果与实验结果吻合较好 ,表明数值分析方
法能准确的模拟排气消声器性能 ,是排气消声器性能预测和改进设计的有效方法.
关键词 :消声器 ;有限元法 ;有限容积法 ;声学特性 ;空气动力特性
中图分类号 : O422; U467
文献标识码 : A
设计高性能 、低压力损失的排气消声器是目前汽 车噪声控制中的重要课题. 传统的排气消声器设计主 要根据一维平面波理论 ,但该理论难以正确模拟三维 空间效应等实际因素的影响 ,计算结果不准确. 随着计 算机的发展 ,数值分析在各个领域都取得了重大进展 , 已达到了较实用的阶段. 已经有学者分别对消声器的 声场和流场分别进行了数值分析 [ 1 - 2 ]. 笔者应用有限 元法和有限容积法较准确模拟消声器内部声场和流 场 ,合理评价其声学特性和空气动力特性. 同时考虑了 这两个特性 ,较全面的评价了消声器的性能 ,为消声器 的设计 、改进提供了一个更有效 、更全面的方法.
3 收稿日期 : 2006 - 03 - 10 作者简介 :罗虹 (1955 - ) ,男 ,重庆人 ,重庆大学副教授 ,主要从事汽车振动 、诊断等领域的研究.
第 29卷第 8期 罗 虹 ,等 : 汽车排气消声器内部流场和声场数值分析
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取为 0 Pa. 1. 1 流速分布
[ 3 ] 袁兆成. 排气消声器的边界元仿真设计方法 [ J ]. 吉林大 学学报 (工学版 ) , 2004, 34 (3) : 357 - 361.
[ 4 ] 马大猷. 噪声与振动控制工程手册 [M ]. 北京 :机械工业 出版社 , 2002.
[ 5 ] 赵松龄. 噪声的降低与隔离 [M ]. 上海 : 同济大学出版 社 , 1989.
图 8 改进后消声器流速等高线分布
第 29卷第 8期 罗 虹 ,等 : 汽车排气消声器内部流场和声场数值分析
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图 9 改进后消声器压力分布图
改进后消声器的压力分布如图 9所示. 计算得到压 力损失为 5 190 Pa. 压力损失与改进前相比减小了将近 5 000 Pa,使得消声器的空气动力特性得到了提高.
针对消声器存在的问题 ,在不改动消声器外形尺 寸和各管布置位置的前提下进行了改进.
针对低频消声量不足 ,把吸声材料的厚度减小 ,增 加一个密闭的隔板 ,在消声器后部隔出一个空腔 ,并在 出气管上穿孔形成一个共振腔用以改善低频的消声 量. 针对高频消声量不足 、吸声材料作用不明显和涡流 噪声大的情况 ,将穿孔管结构改为内插结构. 改进后的 结构如图 6所示.
模拟分析得到的消声器的传递损失曲线如图 5所 示 ,其中实线 、虚线分别为有 、无吸声材料时消声器的 传声损失曲线. 汽车外加速噪声实验测试车速对应的 发动机转速为 4 000～5 500 r/m in,可得其周期性排气 噪声的基频为 133～183 Hz. 为得到较好的消声特性 , 在排气噪声的基频及其倍频上必须保证较高的消声 量. 但由图中显示出 :该消声器在低频 ( 20～800 Hz) , 尤其是基频 (133～183 Hz)附近消声量小. 此外 ,高频 (2 500～3 000 Hz)的消声量也不理想 ,吸声材料只消 掉了一些通过频率 ,没有很好地提高高频的消声量.
文中运用流场分析软件 CFX 在考虑了流速 、温 度 、热传递的基础上进行了消声器内流场和温度场分 析. 得到了消声器内部流速 、压力 、温度在三维空间的 分布. 由于软件不能模拟非稳态流动 ,故将排气消声器 入口的非稳态流动简化为稳态流动. 流体模型选择紊 流 、可压缩性流动的理想空气模型. 由于吸声材料属于 密实材料 ,气流很难进入 ,流场分析时没考虑吸声材料 层. 管壁 (wall)设为光滑 、非渗透性的 ,管壁没有滑移 , 即流体在壁面边界上的速度设为 0. 因为消声器主要 通过外腔散热 ,所以将外腔壁面温度设为 400 K,其它 壁面都设为绝热壁. 根据厂方提供的数据 ,消声器入口 处平均质量流量取为发动机 5 500 r/m in时 0. 067 kg/ s, 进气温度取为 1 130 K,出口处相对大气压的参考压力
图 6 改进消声器结构示意图
3. 1 声场分析 对改进后的消声器进行了声场模拟分析. 改进前、
后消声器传递损失曲线对比如图 7所示. 可以看出 ,改 进后中低频 (180～700 Hz)和高频 (2 500～3 000 Hz)的 消声特性的到了明显的改善 ,在中高频也有一定改善.
图 5 消声器传声损失曲线
气流再生噪声与气流速度一般近似为六次方的关 系 [ 5 ]. 故气流速度是评价气流再生噪声的重要指标. 由流场分析得到的消声器在图 1所示的 2个截面上的 气流速度等高线分布如图 2 所示. 可以看出由于穿孔 管和内插管的存在 ,产生了较多的涡流现象 ,其中一些 涡流速度比较大 ,将产生较大的涡流噪声.
改进后消声器的温度分布如图 10所示 ,与图 5相 比 1、2两腔的温度差异变小 ,温度对消声器消声性能 的影响将减小.
4 实 验
根据 GB / T 4759 - 1995《内燃机排气消声器测量 方法 》,对改进前 、后的消声器进行了台架实验. 实验 结果表明 : 改进后的消声器在发动机转速为 1 500 ～ 5 500 r/m in消声量平均提高了 0. 7 dBA ,功率损失比 平均降低了 1. 02%. 在 3 000～5 500 r/m in范围内 ,消 声量平均提高了 2. 3 dBA , 功率损失比平均降低了 1112%. 最大消声量提高了 3. 2 dBA.
图 4 消声器温度分布图
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重庆大学学报 (自然科学版 ) 2006年
源. 它主要是由发动 机排气阀周期性开闭所产生的压力脉冲激发气流振动 产生的 [ 6 ] .
运用声学分析软件 SYSNO ISE中的有限元声学模 块对消声器内部空气进行了建模 ,对消声器内部声场进 行了分析. 为考察消声器的传递损失 ,入口施加单位振 动速度激励 ,出口设置了吸声系数为 1的全吸收边界.
[ 6 ] 何渝生. 邓兆祥. 汽车噪声控制 [M ]. 北京 :机械工业出版 社 , 1999. (下转第 81页 )
第 29卷第 8期 赵 恒 ,等 : 基于 BP神经网络的 MOCVD 温度控制系统参数优化
2006年 8月 第 29卷第 8期
重庆大学学报 (自然科学版 ) Journal of Chongqing University (Nɑturɑl Science Edition)
文章编号 : 1000 - 582X (2006) 08 - 0066 - 04
Aug. 2006 Vol. 29 No. 8
图 3 消声器压力分布图
1. 3 温度分布 温度的变化将影响空气的密度和特性阻抗 ,影响
在空气中传播的声速大小 ,从而影响消声器的消声特 性. 消声器温度分布如图 4所示 ,从中可以看出消声器 内的温度总体上沿着流速方向逐渐减小 ,但是由于一 、 二腔之间隔板的存在 ,两腔温度差异较大. 从声波性能 来说 ,当气流温度降低时 ,声速亦随之降低. 随着温度 的降低 ,抗性消声器的传递损失曲线会向频率减小的 方向转移 [ 2 ] . 这将影响消声器的消声性能.
图 10 改进后消声器温度分布图
参考文献 :
[ 1 ] 陆森林. 内燃机排气消声器性能的三维有限元计算及分 析 [ J ]. 内燃机学报 , 2003, 21, (5) : 346 - 350.
[ 2 ] 李国祥. 消声器内部流场及温度场的数值分析 [ J ]. 内燃 机学报 , 2003, 21, (5) : 337 - 340.
图 7 改进前 、后消声器传声损失曲线对比
3. 2 流场和温度场分析 运用流场分析软件 CFX对改进后的消声器进行
流场和温度场分析. 模型的选取和边界条件的设定与 改进前消声器流场分析相同.
改进后的流速分布如图 8所示 ,可以看出 ,与图 2 相比涡流速度减小了 ,这将减小涡流再生噪声 ,从而改 善消声器高频的声学特性.
5 结 论
1) 对消声器的改进使其声学特性和空气动力特 性都得到了改善 ,是数值分析方法在消声器分析中的 一次成功工程应用 ;
2) 穿孔管结构作为主要的气流通路时 ,会大大增 加消声器的压力损失. 应谨慎采用这种结构 ;
3) 当吸声材料达到一定厚度以后 ,吸声系数不会 因厚度的增加而有大的提高 ,因此吸声材料的厚度选 择应该合理 ,使其发挥最大功效并且不浪费材料.
低频的消声量不足 ,是结构本身的原因. 高频的消 声量不足主要是因为穿孔管的结构涡流再生噪声大. 吸声材料的作用不明显 ,是因为穿孔管的结构使第二 腔气体的流向不合理 ,使声波和吸声材料接触的机会 少 ,从而没能发挥其应有的吸声作用.