消声器结构有限元仿真分析及优化

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汽车排气系统噪声数值仿真分析与结构优化

汽车排气系统噪声数值仿真分析与结构优化耿鹏飞;石岩【摘要】针对某型车排气尾管噪声过高问题，利用三维有限元方法对排气消声器声学性能进行分析；再应用计算流体动力学方法对消声器内部流场进行模拟计算，分析产生气流再生噪声的原因。

根据分析结果对排气消声器结构进行优化。

使用优化后的排气消声器进行整车排气尾管噪声测试，结果表明尾管噪声明显降低，达到设计目标值。

%The acoustic characteristics of an exhaust muffler were analyzed by using the 3D finite element method. The internal flow field of the muffler was simulated with computational fluid dynamics (CFD) method to find out the reason of the flow regenerated noise. The exhaust muffler structure was optimized based on the results. After the optimization, noise of the exhaust orifice of the vehicle was tested. It is found that the exhaust orifice noise is reduced significantly and the design target is reached.【期刊名称】《噪声与振动控制》【年(卷),期】2015(000)005【总页数】5页(P121-125)【关键词】声学;排气消声器;有限元法;声学性能;计算流体力学;气流再生噪声;结构优化【作者】耿鹏飞;石岩【作者单位】长城汽车股份有限公司技术中心，河北保定 071000; 河北省汽车工程技术研究中心，河北保定 071000;长城汽车股份有限公司技术中心，河北保定071000; 河北省汽车工程技术研究中心，河北保定 071000【正文语种】中文【中图分类】TB535.2;TK413.4设计高消声性能、低流动阻力的排气消声器是汽车排气噪声控制中重要的课题。

汽车消声器声学性能仿真分析与优化

汽车消声器声学性能仿真分析与优化作者：王志杰来源：《价值工程》2018年第08期摘要：基于传递导纳和声学有限元的相关理论，利用LMS Virtual Lab声学软件，仿真计算了消声器的插入损失和传递损失，随后通过在内部隔板上增开小孔的方法对原消声器进行了优化，并分析了不同孔径对消声性能的影响。

优化结果表明，在消声器隔板上开孔可以使消声器在低频范围内的消声性能得到显著提高，进而为消声器的研发设计提供了理论基础。

Abstract： Based on the transfer admittance and acoustic FEM theory， insertion loss and transmission loss of the vehicle muffler were analyzed with software LMS Virtual Lab. Then by perforating holes on the muffler baffle， the muffler was optimized， and the effect of different apertures on the muffler preference were analyzed. The optimization result show that perforating holes on the muffler baffle can improve the muffler performance at low frequency range significantly，which provided a theoretical basis for the design of the muffler.关键词：导纳；插入损失；传递损失；优化Key words： admittance；insertion loss；transmission loss；optimization中图分类号：TK411+.6 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2018）08-0171-04消声器作为汽车排气系统组成部分，作用十分显著，消声器的噪声则是衡量消声器品质的主要指标之一。

汽车消声器的声学性能分析与结构优化

汽车消声器的声学性能分析与结构优化摘要:随着我国社会的不断发展，汽车制造行业的生产制造水平也得到了显著提升，汽车消声器的应用不仅能够提高汽车的使用质量，还能够为提升汽车行业的发展速度奠定良好基础，所以应该对汽车消声器的声学性能进行全面的分析，并且明确其结构优化措施。

基于此，本文则通过分析相关测试数据，探究其结构优化策略。

关键词:汽车消声器；声学性能；结构优化引言:通过调查研究分析发现，交通噪声对于整个环境的噪声影响相对较大，并且对于人体健康也造成了严重的威胁，所以必须要对交通噪声问题给予高度的关注。

利用汽车消声器，不仅能够降低汽车的噪声，还能够改善整体的生活环境。

同时汽车消声器的经济成本相对较低，并且在安装的过程中较为便捷，所以应该对其声学性能进行全面的分析，并且要对其使用结构进行相应的优化，进而保证汽车消声器的应用效果得到显著的提升，为改善我国城市环境以及维护人们身体健康奠定良好的基础。

一、汽车消声器的声学性能分析目前要想明确汽车消声器的结构优化措施，要对其声学性能进行全面的分析。

通过对某品牌的汽车消声器进行相应的分析，发现其在实际使用过程中必须要对其结构进行全面的优化，才能够满足噪声的排放标准，因此应该利用数学模型的方式，对声学性能进行相应的仿真模拟，进而对其使用效果进行深入的研究。

在进行声学性能仿真模拟分析之前，首先要进行声学网格的划分，其仿真模拟模型中主要含有穿孔结构，所以需要使用声学网格的划分，对其穿孔结构进行全面的分析。

在本次实验探究过程中使用了六面体网格划分的方式，进而可以使其整体的计算速度得到显著提升，同时通过不断减少网格的数目，还能够使穿孔部分进行全面的细化，进而能够获得更多准确的数据以及质量相对较高的六面体网格。

在进行声学仿真的过程中，还应该对其网格单元数量进行全面的控制，一般同一个声波波长内需要包含六个网格单元，进而满足其计算的数据需求。

为了保证计算结果的精确度，需要对上限频率进行全面的控制，并且要明确边界条件的设置过程。

单腔扩张式消声器的模态分析及结构改进

消声器是降低内燃机排气噪声的重要部件，其性能好坏直接影响发动机噪声的大小和功率的损耗。扩张式消声器由于其结构简单，于加工制易
Байду номын сангаас
造，消声量高，泛用于内燃机和各类机动车辆且广
２模态分析的基本理论
模态分析是确定结构振动特性（固有频率和振
型）的一种技术，也是动力学分析的起点。对于一个Ｎ个自由度的线性定常系统，其基本振动方程为］：
１消声器的有限元模型
本文所取的扩张式消声器的基本结构参数是
⑥ ２１ＳｉｅｈＥｇｇ００ｃＴｃ．ｎｎ．．
单腔扩张式消声器的模态分析及结构改进
张宇李珊
（明理丁大学机电工程学院，明６０９）昆昆５０３
摘
要消声器作为摩托车的一部分，Ｄ９以Ｙ０摩托车消声器为例，利用ＡＳＮＹＳ软件建立了消声器的有限元模型，并进
噪声的同时由于受到各种激励，自身也会产生振动。消声器本身的振动不仅仅会带来噪声而且还会在一定程度上影响到消声器的消声质量。因此对消声器自身结构的研究和改进是很有必要的。
按照Ｄ９Ｙ０摩托车消声器测量得来的，消声器的进口和出口直径均为１ｍ，张腔的直径和长度分８ｍ扩

汽车消声器声学性能分析及结构改进建议

汽车消声器声学性能分析及结构改进建议作者：施忠良来源：《时代汽车》 2018年第5期摘要：利用声学分析软件LMS Virtual Lab与流体力学计算软件FLUENT建立模型，对汽车消声器结构与相关插入损失与传递损失进行分析，而后对消声器声学进行结构改进与优化，并分析相关优化建议的有效性。

关键词：汽车消声器；声学性能分析；结构改进建议随着社会的发展与人民生活水平的提高，汽车事业与交通工业迅速发展，汽车逐步变为社会的核心交通工具，如此也产生了越来越多的汽车噪音污染，而随着人们对生活品质的水平的提高，对汽车质量的需求也在提高，如何减少汽车噪音成为提高汽车技术性能与质量水平的核心指标之一。

其中，汽车的主要噪音源是发动机噪音，而发动机的主要噪音源则是排气噪音源，因而可以降低发动机的排气噪音、控制汽车的车外噪音的消声器的设计与改进对控制汽车噪音、提高汽车性能都具有极为重要的意义。

因此消声器的性能优劣直接影响着汽车性能的好坏。

而常见的评价消声器的消声性能评价指标主要有声压极差、插入损失与传递损失等，其中消声元件的消声效果的评价指标主要为传递指标，而消声系统的消声效果的评价指标主要为声压极差与插入损失。

1 汽车消声器声学性能分析消声器分析与研究的早期主要依据的是平面波理论，并在此理论的基础上发展出消声器声学性能分析的主要计算方法，即以平面波理论为基础的边界元、有限元法与传递矩阵法等。

但是，因为汽车排气消声器的内部结构均较为繁复，其内部声场在声波频率较高时为三维，因而仅使用一维的平面波理论检测会产生相应的误差，于是必须采取二维乃至三维的平面波检测方法来分析它们的声学性能。

而对于具有复杂的三维结构的消声器，如果仅是运用传统的阻力系数理论与平面波理论相关的计算方法，就会产生相对较大的误差。

因此，随着计算方法的技术发展，从而产生了消声器设计的新途径。

利用专业的声学分析软件建立消声器的三维模型，而后运用有限元法进行数值分析与计算，就可以有效的弥补以上各方法的不足。

压缩机消声器消声特性的数值模拟及结构优化

ｂｔｎａｄｔａｓｓｉｎ１ＳｒａｃｌｔｄｂＹＳｕｉｎｒｎｍｉｏＳｗｅｅｃｌｕａｅｙＳＮＯＩＥ．ＮｅｔｕｅｆｅｆｃｓｗｅｅｓｕｉｏｓＯＳｘ，ａｎｍｂｒｏｆｅｔｒｔｄｅｄ。
ｉｃｕｉｇｔｅｐｓｔｎｆｒｉａｆｎｔｅｃａｅ；ｔｅｐｓｔｎｆｅｔｎｅｕｅｈｓｔｎｆｎｌｄｎｈｏｉｏｓｏｉｄｂｆｌｉｈｈｍｂｒｈｉｏｓｏｘｅｄｄｔｂ；ｔｅｐｉｏｓｏｉｇｅｏｉｏｉｉｔｔｂ．Ａｃｏｄｎｏｔｅａａｙｉｒｓｌｎｏｓｈｒｃｅｉｔｆｏｒｓｒｔｕｔｒ１ａａ — Ｍｅｕｅｃｒｉｇｔｈｎｌｓｅｕｔａｄｎｉｅｃａａｔｒｉｏｍｐｅｓ。ｓｒｃｕａｐｒｍｅｓｓｓｃｃｏｔｒｒｐｉｉｄＦｉａｌ，ｔｅａｏｓｉｐｒｏｍａｃｆｍｕｆｒｗａｍｐｏｅｆｉｉｎｌ．Ｔｈｓｅｓｗｅｅｏｔｚ．ｎｌｍｅｙｈｃｕｔｅｆｒｎｅｏｃｆｅｓｉｒｖｄｅｆｅｔｌｃｙｉ
（ｎｔｕｅｏｈｍｉｌｃａｉｌＺｅｉｇｕｉｅｓｙＨａｇｈｕ３０２，ｈｎ）Ｉｓｔｔｆｅｃｈｎｃ，ｈｊｎｎｖｒｉ，ｎｚｏ１０７ＣｉａｉＣａｍｅａａｔ
ＡｂｔａｔＴｈｎｅｉｌｆｃｍｐｉａｅｔｕｔｒ１ｍｕｆｒｃｕｄｅｐｅｉｔｄａｃｒｔｌｙｓｒｃｅｉｎｒｆｄｏｏｌｔｄｓｒｃｕａｉｅｃｆｌｏｌｎｔｂｒｄｃｅｃｕａｅｙｂｅｐａｅｗａｅｔｅｒ．Ａｕｅｉａａａｙｉｍｅｈｄｗａｕｇｓｅｏｓｍｕａｅｔｅｉｎｒｆｌｆｍｕｆｒｌｎｖｈｏｙｎｍｒｃ１ｎｌｓｓｔｏｓｓｇｅｔｄｔｉｌｔｈｎｅｉｄｏｆｌｅｅｆｒｉｒｖｎｈｃｕｔｈｒｃｅｉｉ．Ａｔｆｓ，ｂｓｄｏｈａｉｓｕｔｎ，ｒａｏａｌｂｕｄｏｍｐｏｉｇｔｅａｏｓｉｃａａｔｒｔｃｃｓｉｔａｅｎｔｅｂｓｃａｓｍｐｉｓｅｓｎｂｅｏｎ — ｒｏａｙｃｎｉｏｓｗｅｅａｐｉｄａｐｏｒａｅｙ，ｗｈｃｎｌｄｄｉｌ，ｏｔｔａｄｗａｌｏｎａｙｃｎｉｉｎ．ｒｏｄｔｎｒｐｌｐｒｐｉｌｉｅｔｉｈｉｃｕｅｎｅｔｕｌｎｌｂｕｄｒｏｄｔｓｅｏＴｈｎｔｒｅｄｍｅｓｎ１ｉｉｌｎｄｅｆｍｕｆｒｗａｄｌｙＡＮＳｅｈｅｉｎｉａｎｔｅｅｏｆｅｍｅｔｍｏ１ｆｌｓｍｏｅｅｂｏｅｄＹＳ。ａｄｐｅｓｒ — ｉｔｉｎｒｓｕｅｄｓｒ—

空压机消声器的优化设计与仿真的开题报告

空压机消声器的优化设计与仿真的开题报告一、选题背景空气压缩机是一种能够将自然空气压缩成高压气体的机器设备，广泛应用于工业生产中。

然而，空气压缩机在工作过程中会产生噪声污染，严重影响了工作环境和员工健康。

因此，减少空气压缩机的噪声是一个重要的研究方向。

目前，一种常见的降低空气压缩机噪声的方法是使用消声器。

消声器能够通过吸收、反射、散射等方式，将声波能量转化为其他形式的能量，从而达到降低噪声的目的。

然而，消声器的设计一般是基于经验、试验和经验公式，其优化设计仍然存在很大的发展空间。

因此，基于数值仿真优化的消声器设计成为了一种研究方向，并受到越来越多研究者的关注。

二、研究内容与研究目的本研究旨在采用数值仿真方法，对空气压缩机消声器进行优化设计，以提高其减噪效果。

具体研究内容包括：1. 分析空气压缩机消声器的工作原理和主要结构参数。

2. 以某型号旋转式空气压缩机为研究对象，进行噪声测试和数值计算，并验证数值计算结果的准确性。

3. 建立空气压缩机消声器的三维数值模型，并采用声学连续方程（ACF）和有限元方法（FEM）相结合的方法，对其声学性能进行仿真计算。

4. 通过优化设计空气压缩机消声器的结构参数，进一步提高其减噪效果，并验证优化结果的可行性和有效性。

通过本研究的开展，旨在在减少空气压缩机噪声方面做出贡献，并为消声器的设计优化提供参考和指导。

三、研究方法本研究采用以下研究方法：1. 实验测试：通过对某型号旋转式空气压缩机的噪声测试，获取实验数据。

2. 数值计算：采用ANSYS软件建立空气压缩机消声器的三维数值模型，并进行声学性能的计算和仿真。

3. 优化设计：基于数值计算结果，采用响应面法（RSM）等方法，对消声器的结构参数进行优化设计。

四、研究展望本研究是一个初步的尝试，仍有许多可拓展之处，可以在以下方面进行进一步研究：1. 结合工程实际，比较不同优化方案的经济性和可实现性，进一步提高优化设计方案的现实可行性。

机动车辆消声器的预测模型与仿真技术

机动车辆消声器的预测模型与仿真技术引言：随着全球机动车辆数量的不断增长，人们对于车辆噪声问题的关注度也越来越高。

机动车辆消声器的设计和优化成为缓解车辆噪声问题的重要途径。

本文旨在介绍机动车辆消声器的预测模型与仿真技术，以帮助工程师设计更有效的消声器，减轻车辆噪音对环境和人们健康的影响。

一、机动车辆消声器的作用与重要性机动车辆消声器的主要作用是减少排气系统产生的噪音，以提高行驶过程中乘坐舒适度，并保护环境和生态系统的健康。

车辆噪声问题不仅影响驾驶员和乘客的舒适性，还对周边居民、道路交通环境产生负面影响。

二、机动车辆消声器的工作原理机动车辆消声器基于声学原理工作，通过消除、吸收和反射声波来降低噪音水平。

其结构一般由进气管、喉管、消声室和排气管等部分组成。

进气管和喉管旨在改变主要频段声波的传播路径，从而减少噪音发生；消声室内填充吸声材料，通过声波的吸收而减低噪音；排气管则用以引导噪音还原到环境中。

三、机动车辆消声器的声学特性建模为了设计和优化机动车辆消声器，需要了解其声学特性，并建立相应的预测模型。

常用的声学特性包括传声因子、传声衰减和声音频谱分析等。

传声因子反映了消声器在不同频率下的声波抑制能力，传声衰减则衡量了消声器对噪音的阻隔效果，声音频谱分析则用于了解噪音的频率组成。

四、机动车辆消声器预测模型的建立方法1. 实验方法：通过在实际车辆上安装消声器，并进行声学测试，收集相关数据进行分析和处理。

实验方法的优点是直接观测和测量真实噪声情况，但过程繁琐，成本高。

2. 数值模拟方法：使用计算机软件（如有限元分析软件）对消声器进行建模和仿真。

该方法可以在虚拟环境中快速预测消声器的声学性能，成本低，效率高。

五、机动车辆消声器仿真技术的研究进展1. 有限元方法：有限元方法是目前应用最广泛的机械系统仿真技术之一。

通过将消声器的几何模型离散化成单元网格，在每个单元内建立声学模型和材料参数，进行声学计算，并分析声场分布和声学特性。

排气消声器的设计及性能仿真分析

杨俊智马晓光达棣赵 ห้องสมุดไป่ตู้ （兰州电源车辆研究所，兰州７０５）（州理工大学机电工程学院，３００兰兰州７０５）３００
Ｄｅｉｎａｄｐｆｒｓｇｎｅｒｍａｎｅｓｍｕａｉｎａａｙｉｆｘａｓｆｌｒｏｃｉｌｔｎｌｓｓｏｒｈｕｔｍｕｅｏｅ
ＹＡＮＧｕ — ｈ，ａ — ｕｎ，，ＨＡＯｉｇＪｎｚｉＭＡＸｉｏｇａｇＤＡＤｉＺＪｎ
（ａｚｏｓｔｔｏＰｗｒｅｉｅ，ａｚｏ３００ＣｉａＬｎｈｕＩｔｕｅｆｏｅｈｃｓＬｎｈｕ７０５，ｈｎ）ｎｉＶｌ（ｎｔｕｆｌｃｒａａｄＭｅｈｎｃｌａｚｏｎｖｒｉｆｅｈｏｇ，ａｚｏ３００ＣｉａＩｓｔｅｅｔｃｌｎｃａｉ，ｎｈｕＵｉｅｓｙｏｃｎｌｙＬｎｈｕ７０５，ｈｎ）ｉｏＥｉａＬｔＴｏ
ｒｔｅｅｔｅａｓｄｂｅｄｓａｅｎｏｅｄｍｎｉｎｌｎａｅＴｅｅｏｅｉｉｓｉｃｎｆｒｏｓｆｃｖｌｃｕｅｙｔｅｉｂｄｏｎ — ｉｅｓａｐａｅｗ．ｈｒｒ，ｔｉｆａｔｏｆｉｙｈｎｇｓｏｌｖｆｇｉｓｎｐａｔａｒｄｃｉｔｐｉ．ｒｃｉｐｏｕｔｎｏｅｅｒｅｃｌｏｆｎｒｓ
ｉｇｔｅｅｏｍｎｅｏｆｅｃｕｅ．ｅａｖｏｔｄｔｎｘｅｉｎｅｍｔｏｎａｓｉａｒｎｒｒａｃｍｕｒｃａｌＲｌｉｅｔｈｐｆｆｌｆａｒｙｔｒｉｏａｅｐｒｃｈｄａｄｔｎｉｏｍｉａｉｌｅｅｒｔｎｔｘ

汽车排气消音器的声学特性仿真及其改进研究

汽车排气消音器的声学特性仿真及其改进研究汽车排气消音器的声学特性仿真及其改进研究摘要：随着汽车产业的快速发展，城市交通日益拥堵，汽车噪音对人们生活和环境的影响越来越大。

汽车排气消音器作为减少汽车噪音的重要组成部分，其声学特性的研究和改进对于提高汽车静音性能具有重要意义。

本文通过对汽车排气消音器的声学特性的仿真模拟和改进研究，分析了其在降噪性能、风阻特性和排放效率方面的相关影响，为汽车噪音的控制和减少提供了理论依据和技术支持。

1. 引言汽车排气消音器是汽车排气系统的重要组成部分，主要用于降低汽车排气噪音和改善驾驶舒适度。

现有的消音器结构和材料在一定程度上能够降低噪音，但仍然存在一些问题，如消音效果不佳、重量大、造价高等。

因此，对汽车排气消音器的声学特性进行仿真模拟和改进研究具有重要的现实意义。

2. 声学特性仿真模型的建立针对汽车排气消音器的声学特性的仿真研究，需要建立合适的声学模型。

这个模型可以通过有限元方法、边界元方法、声管法等多种方法来建立。

其中，有限元方法在声学仿真中应用最为广泛。

通过对消音器的输入边界条件、材料特性和结构参数进行建模和分析，可以模拟出其在不同频率下的声学特性。

3. 降噪性能的改进研究降噪是汽车排气消音器最基本的功能之一。

为了提高消音器的降噪性能，可以通过优化消音器内部的声学结构和材料来实现。

例如，在消音器的进、出口处设置多级噪声反射板，可以有效地抑制噪声的传播。

同时，合理选择消音器的填充材料和声学隔离材料，也可以改善消音器的降噪效果。

利用仿真模拟，可以优化消音器的结构设计，提高降噪性能。

4. 风阻特性的改进研究除了降噪性能外，消音器的风阻特性也是需要考虑的。

较大的风阻会降低发动机的输出功率，造成汽车的燃油消耗增加。

因此，对消音器的风阻特性进行优化也十分重要。

通过仿真模拟和试验验证，可以优化消音器的内部流道结构，降低风阻，提高汽车的动力性能和燃油经济性。

5. 排放效率的改进研究汽车排气消音器还可以对汽车的排放效率产生影响。

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按照 GB/ T 25612—2010，定义测量半径与测量点位置，将声传感器布置在驾驶室外，如图 3 所示。测得驾驶室外噪声信号自功率谱与 1/ 3 倍频程如图 4 所示。
从图 4 可以看出：驾驶室外噪声频率主要为约 6 Hz、 105 Hz、217 Hz、305 Hz、357 Hz、709 Hz、785 Hz、1 020 Hz 和 1 418 Hz。
驾驶室内噪声水平是影响操作手舒适性的关键因素，如何减少振动，降低噪声水平已成为目前工程机械行业亟待解决的问题[1]。本文通过对某型装载机整机进行噪声试验，得到发动机排气噪声是影响驾驶室内司机耳旁噪声的重要因素，利用有限元仿真分析软件 b 对消声器进行性能仿真分析，得到其传递损失曲线，并基于原结构提出改进方案，以提高消声器低频范围的消声量，降低整车噪声水平。
第50 卷第 5 期
总第 54 7 期
消声器结构有限元仿真分析及优化 *
孟令超，沈勇，王晓明，王振清徐工集团工程机械股份有限公司
摘要｜通过对某型装载机整机进行频谱特性分析，得到影响其驾驶室振动的主要激励频率，分析可知发动机排气噪声为主要噪声源；利用有限元仿真分析软件 Virtua b 对消声器进行声场特性分析，得到其传递损失曲线，发现原消声器结构在排气基频处消声性能较差。基于原消声器结构提出改进方案并进行声场与流场特性分析。分析结果表明，改进后的消声器在低频段传递损失有较大提高，且具有良好的空气动力学性能，平均传递损失提高，排气背压降低。关键词：频谱特性；消声器；传递损失；排气基频
由驾驶室内外噪声频谱分析可知，排气噪声基频 105 Hz 对司机耳旁噪声及驾驶室外辐射噪声均有较大影响。故可对消声器进行优化设计，通过优化消声器低频段消声性能，尤其是排气基频附近的性能来降低整机噪声水平。
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第50 卷第 5 期
总第 54 7 期
图 2 驾驶室内噪声信号自功率谱与 1/3 倍频程图
2 2 =10·lg （p1 +ρ）c ·（p1 +ρ）c ·A1
4p·2 p2
A2
式中：Lw1 和 Lw2 分别为消声器入口和出口端的声功率级； W1 和 W2 分别为消声器入口和出口端的声功率；p1 和 p2 分别为消声器入口和出口端的声压；ρc 为消声器出口的声阻抗；A1 和 A2 分别为消声器入口和出口端的截面积。
1 消声器声学有限元理论
1 .1 声学 He lm ho ltz 波动方程为了使问题简化，对媒质及声波传播过程做出一些
假设，假设如下[2]： 1）假设流体介质是理想的非黏性介质； 2）声波传播时，媒质稠密和稀疏的过程是绝热的； 3）没有声扰动时，媒质在宏观上是静止的，即初速度为 0；
* 基金项目：江苏省自然科学基金（BK20161163）作者简介：孟令超（1985—），男，河北唐山人，工程师，硕士，研究方向：装载机 NVH 技术。
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试验·研究
Tes t and Res ear ch
4）媒质中传播的都是小振幅声波，各声学变量都是
一级微量。
由此推导出声学 Helmholtz 波动方程：
荦2p（x，y，z）- k2p（x，y，z）=- jρ0ωq（x，y，z）（1）式中：p（x，y，z）为流体中的总声压；荦2 为拉格朗日算子；k
其结构有关，与管道系统及噪声源无关[3]。
L= Lw1-
Lw2=
10·lg（
W1 W2
）
2 2 2
= 10·lg
（p1 + ρ）c
2
4p2
·A1 A2
（2）
表 1 主要激励频率
Hz
发动机主轴频率
35
排气噪声频率
105
风扇主轴旋转频率
31.17
风扇旋转频率
311.7
近，如图 1 所示。测得驾驶室内噪声信号自功率谱与 1/ 3 倍频程如图 2 所示。
图 3 驾驶室外噪声频谱测试点
3 原消声器性能仿真
3.1 消声器结构图 5 所示为原消声器内部结构，该消声器从入口至
出口一共分为四腔，内筒与外筒间填充石棉隔热材料。 3.2 边界条件施加
对原消声器进行有限元模型创建，以 bdf 文件格式导
入 b 中。导入过程中长度单位要保证一致，否则解算的结果会出现严率；c 为声速；ρ0 为静态情况下的
声压；q（x，y，z）为体积速度。
1 .2 传递损失计算
传递损失 L 是指消声器入口处入射声能与出口处透
射声能之比，或入射声功率与透射声功率之差。由于消声
器出口处直接连接大气，不存在反射声压，故出口处一般
就是透射声压。传递损失反映消声器本身的消声性能，与
2 装载机噪声频谱测试与分析
依据 GB/ T 25612—2010 《土方机械声功率级的测定》及 GB/ T 25613—2010《土方机械司机位置发射声压级的测定》等相关标准对某型装载机进行噪声特性分析。 2.1 激励频率计算
基础数据：发动机转速 2 100 r/ min，四缸六冲程；风扇叶片数为 10，转速 1 870 r/ min。各主要激励频率如表 1 所示。 2.2 驾驶室内噪声频谱测试
由于传递损失为消声器本身的固有属性，所以分析时在入口处施加单位振动速度；出口处直接与大气相通；在出口表面定义全吸收属性；其余各外表面全部由 Virtual. Lab 自动默认为绝热的刚性壁[4- 5]，计算 20~2 000 Hz 范围内（步长 20 Hz）的消声器消声性能。 3.3 仿真结果
依次提取消声器入口处和出口处表面上中心节点的声压，利用式（2）计算原消声器的传递损失，绘制传递损失曲线如图 6 所示。
由图 6 可以看出，原消声器在低频段，尤其是排气基频附近消声性能较差，故需对原消声器进行改进设计，以提高消声性能。
将声传感器（传声器）放在驾驶室内司机耳旁位置附
图 1 驾驶室内传声器布置图
由图 2 可知，驾驶室内部噪声频率主要集中在约 35 Hz、105 Hz、158 Hz、270 Hz、334 Hz、785 Hz、908 Hz、967 Hz、1 002 Hz、1 037 Hz、1 143 Hz 和 1 570 Hz。 2.3 驾驶室外噪声频谱测试