基于ANSYS的消声器性能计算与分析
基于ANSYS的消声器性能计算与分析
１ ２ 数学 模型 的建 立 ．
分析 方法 是 根 据 变 分 原 则 求 解 数 学 物 理 问题 的 一
种数 值方 法 ， 应 性 强 ， 分 析 复 杂 形 状 系 统 动 态 适 是
特性 的 有 力 武 器 。 本 文 利 用 有 限 元 分 析 软 件 Ａ ． Ｎ Ｓ Ｓ［ 的声 学 分析模 块 对某 型号 的扩 张式 抗性 消声 Ｙ ２ Ｊ
Ｋｅ ｒ ｓ ａ ｏ ｓ ｃ ；ｍｕ ｅ ；ｆ ｉ ｌ ｍｅ ｔａ ａ ｙ ｉ ；ｐ ｅ ｓ ｒ ｉｔ ｂ ｔ ｎ ｙ ｗｏ ｄ ： ｃ ｕ ｔ ｓ ｉ ｌ ｆ ｒ ｉ ｔ ｅｅ ｎ ｎ ｌｓｓ ｒ ｓ ｕ ｅ ｄ ｓｒ ｕ ｉ ｎｅ ｉ ｏ
内燃 机 和 柴 油 机 的排 气 噪 声 是 工 业 噪 声 的 主 要 噪声 源之 一 ， 而使 用 排 气 消 声 系 统是 降低 其 排 气 噪声 的最 有 效 途 径 。 消 声 器 的设 计 方 法 主 要 有 声 传递 矩 阵 法 和 有 限 元 法 。 目前 声 传 递 矩 阵 法 的 使
结构 ， 内部 的声 波 本 质 上 是 三 维 的 ， 时 应 采 用 其 这 精确 的二 维 （ 或三 维 ） 论 ¨ 来 进行 分 析 。有 限 元 理
（ ）声传播过程是绝热过程 ， ３ 与外界不存在热
交换 ；
（ ）媒 质 的静 态压 强和 静态 密度 都是 常数 ； ４ （ ） 消声器 为 刚性 壁 管组 成 ， ５ 声波 不 会 透过 壁
Ｂ ＥＸａ －ｎ ， Ｚ ｏ ｇｙ ｎ Ｌ ｉ ／ ｉｏ ｉｇ ｊ ＨＵＣ ｎ —ｕ ， Ｉ Ｌ
（ ｌ ｔ ｍ ｃ ａｉａ Ｃ ｌ ｇ ，Ｍ ｄＣ ｉａＴ ｃ ｎ ｌ ｉ ｌ ｎｔｕｅ ｈ ｎｈ ｕ ４ ０ ０ ，Ｃ ｉａ Ｅｅ ｒ ｅｈ ｎｃｌ ｏｌ ｅ ｉ—ｈｎ ｅｈ ｏｏ ｃ ｓ ｔ ，Ｚ ｅｚｏ ５ ０ ７ ｈｎ ） ｃｏ ｅ ｇ ａ Ｉ ｉｔ
基于ANSYS的煤矿主风机消声器的选择与改进
基于ANSYS的煤矿主风机消声器的选择与改进任凯【期刊名称】《《机械管理开发》》【年(卷),期】2019(034)007【总页数】2页(P90-91)【关键词】主井通风机; 噪声; ANSYS; 小孔消声器; 抗性消声器【作者】任凯【作者单位】阳泉煤业(集团)平定东升兴裕煤业有限公司山西平定045200【正文语种】中文【中图分类】TH43引言在中国超过95%的煤矿以地下开采的方式生产，为保证安全生产必须向其中持续通风[1]。
一般在地表安装通风机作为主风扇不断为井下输送新鲜空气，为井下工作人员提供必须的氧气，稀释、带走生产中产生的粉尘、热量和瓦斯[2]。
平均每采1 t煤需要向井下输送5 t空气，因此主风机是煤矿安全生产的重要设备[3]。
但在主风机处于工作状态时会产生巨大的噪声，不仅会对机房的工作人员和附近的居民造成巨大的影响，还会造成大量的能量损失[4]。
据统计煤矿主通风机的电能消耗超过了煤矿总电耗的10%。
目前降低主风机运行噪声常用的方法是在风机出口安装消声器，但安装消声器会降低风机的效率 [5]。
某矿的主井通风机正常工作时的平均噪声为116 dB（A），严重影响了机房附近工作人员和居民的身体健康，被多次投诉。
该矿在采用多种降噪措施之后，不是降噪效果不佳就是导致风机性能衰减。
亟待研发一种节能、低损的主风机消声器来减小主通风机的通风阻力，降低能量损失，控制噪声的产生。
1 主风机噪声机理分析主风机产生的噪声包括空气动力性噪声与机械性噪声。
机械性噪声是由于风机的轴承、齿轮和叶片在转动时机械摩擦产生。
机械性噪声是因为轴承存在的几何形状误差与表面质量导致的，形状误差是加工过程中不可避免的，但可以通过选用精度较高的部件和采用润滑措施尽可能地降低机械噪声。
空气动力性噪声是风机噪声的主要噪声，包括旋转噪声和涡流噪声。
旋转噪声是因为叶片周期性地击打空气产生的脉冲噪声。
产生涡流噪声是由于叶片界面与叶顶间隙处出现涡流分离使气体产生高压与负压，出现音爆。
基于ANSYS的吸声覆盖层声学性能计算与分析
［ Ｄ］ ＝卫 ［ Ｋ］
．
（） ６
型空腔 ¨ 等 多种空 腔形式 的吸声 覆盖层 的声 学性能 。
本文 利用 有 限元 分 析 软 件 Ａ Ｓ Ｓ的谐 分 析 模 块 ＮＹ 计 算并分 析 平 面 波 垂 直 入 射 时 吸 声 覆 盖 层 的声 学 性 能。首先 介绍 了 Ａ Ｓ Ｓ的分 析 过程 ， 要 涉及 到 粘 弹 ＮＹ 主 性 材料 的损 耗 因子 处理 、 学边 界 条件 设 置 、 固耦 合 声 流
Ａｂｓｒ ｃ ： Ｉ ｈ ａ ｅ ｏ ｏ ｍ ａ ｎｃｄ ｎ ｅ，ｔ ｅ ａ ｏ ｓｉ ｅ ｏ ｍａ ｃ ｆａ ｓ ｕ ｄ ａ ｏ ｐ ｉ ｎ ｃ ａｉ ｓａ ａｙ ｅ ｔ ａ ｔ ｎ ｔ ｅ ｃ ｓ ｆｎ ｒ ｌｉ ｉ ｅ ｃ ｈ ｃ ｕ ｔｃ ｐ ｒ ｒ ｎ ｅ ｏ ｏ ｎ ｂｓ ｒ ｔｏ ｏ ｔ ｆ ｎｇ ｗａ ｎ ｌ ｚ ｄ ｂｙ ｕｓｎ ｉｇ ＡＮＳ ｏｉ ｒ ． Ｔｈ ｅａ ｉｎ ｈ ｐ ｂ ｔ ｅ ａ ｉ ｇ ｉ ｍ ｎ ｏ ｓ ｆ ｃｏ ｆ ａ ｍａ ｅ ｉｌｗａ ｂ ａｎ ｄ ＹＳ ｓ ｔ ｗａ ｅ ｅ ｒ ｌ ｔ ｓ ｉ ｅｗｅ ｎ ｄ ｍｐ ｎ ｔ ｏ ｅ ａ ｄ ｌ ｓ ａ ｔ ｒ ｏ ｔｒａ ｓ ｏ ｔｉ ｅ ｗｉｈ ＡＮＳ ｔ ＹＳ ｃ ｄ ． Ｔｈ ｃ ｕｓｉ ｅ ｆ ｒ ａ ｅ ｆａ ｓ ｕ ｄ ａ ｓ ｒ ｔｏ ｏ ｔｎ ｏ ｔ ｉ ｉ ｇ ｐ ｒｏ ｉａ ｌ ｉｔｉ ｕ ｅ ｙｉ ｄ ｉａ ａ ｉ ｅ ｒ ｏｅ ｅ ａ ｏ ｔ ｐ ｒｏｍ ｎｃ ｓｏ ｏ ｎ ｂ ｏ ｐ ｉ ｎ ｃ ａｉ ｇ ｃ ｎ ａｎ ｎ ｅ ｉｄ ｃ ｌｙ ｄ ｓｒｂ ｔ ｄ ｃ ｌｎ ｒｃ ｌｃ ｖ ｔ ｓｗｅ ｅ ｃ ｉ
振
动
与
冲
一种汽车普适消声器的分析与实验
10.16638/ki.1671-7988.2021.02.026一种汽车普适消声器的分析与实验*卢彦群，杨波（河北工程大学，河北邯郸056038）摘要：排气噪声是汽车的主要噪声源之一，往往比内燃机本体噪声高出10～15dB。
使用合适的消声器是控制和降低排气噪声的有效手段，因而对排气消声器的研究越来越成为汽车排气噪声控制的热点。
文章从实用性角度和声学原理出发，分析了一种普适性消声器结构及其降噪机理，并通过实验进行了有效验证。
关键词：汽车噪声；消声机理；实验验证中图分类号：TB535+.2 文献标识码：A 文章编号：1671-7988(2021)02-80-04Experiment and Research on a Universal Muffler for Automobile*Lu Yanqun, Yang Bo( Hebei University of Engineering, Hebei Handan 056038 )Abstract:Exhaust noise is one of the main noise sources of automobile, which is 10-15db higher than that of internal combustion engine. Using appropriate exhaust muffler is an effective means to control and reduce exhaust noise, so the research on exhaust muffler is becoming more and more popular. In this paper, the noise reduction mechanism of a universal muffler is analyzed from the perspective of acoustic principle, muffler structure and ergonomics, and is verified by experiments.Keywords: Automobile noise; Muffler mechanism; Experimental verificationCLC NO.: TB535+.2 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2021)02-80-041 概述随着汽车拥有量的日渐增多，汽车噪声逐渐引起人们的高度重视，许多国家和地区都对汽车的排放和噪声提出了越来越严格的执行标准。
汽车消声器理论的分析计算与设计教材
摘要噪声水平已成为衡量柴油机质量和性能的重要指标之一。
排气噪声在柴油机整机噪声中占重要比例，安装性能良好的排气消声器是控制排气噪声的有效途径，消声器的设计方法主要有声传递矩阵法和有限元法。
目前声传递矩阵法的使用范围仍限于一维平面波传播，无法考虑高次模式波效应。
由于实际的排气消声器一般具有复杂的结构，其内部的声波本质上是三维的，这时应采用精确的二维（或三维）理论来进行分析，本文利用有限元分析软件ANSYS的声学分析模块对扩张式抗性消声器进行声学分析，并且取得了以下研究成果。
本文讨论了运用ANSYS分析软件对抗性消声器性能进行二维有限元计算的方法，建立了消声器内部声学有限元方程的数学模型，推导了消声器插入损失和传递损失的计算公式。
在此基础上使用精度较高的声学单元FLUID29和FLUID129作为建模单元，在静态条件下建立了两种类型消声器的有限元模型，分别为简单消声器和复杂并联内插管双室扩张式消声器，由于简单消声器的有限元分析已比较完善，本文重点研究复杂并联内插管双室扩张式消声器的ANSYS 分析，得出消声器内部声压级分布图，然后利用声传递矩阵的理论对两种类型的消声器进行了直接模拟和间接模拟，计算出了消声器的四端网络参数、插入损失和传递损失。
计算结果和试验结果进行比较，取得比较一致的良好结果。
从而表明ANSYS有限元分析软件计算消声器声学性能方便可行。
本文的研究内容，总结了消声器理论、有限元理论与计算、ANSYS软件应用等。
并且对许多关键性问题，如有限元单元网格的划分、有限元模型的建立、软件后处理的数据分析技巧与注意事项等进行了探讨。
因此本文为以后消声器的性能预测、计算提供了重要的理论参考和工程实例。
关键词：消声器，排气噪声，ANSYS有限元，四端网络Simulation and Analysis of Reactive Muffler Based onANSYS SoftwareSpeciality: Mechanical Manufacture and AutomationName: Yang JiangkunSupervisor: Associate Prof. Zhu CongyunAbstractThe noise level of diesel engine has become one of the important indicators on evaluation of its quality and performances. Exhaust noise is a large proportion in the overall noise of diesel engine, and the effective method of its control is the application of muffler with good performances. The important method in the design of mufflers is Four-pole network and FEM. Now the transfer matrix method is still limited in the one-dimensional plane wave, and can not consider high-wave effect. Owing to the actual muffler with complex structure, its internal sound waves are three-dimensional, now accurate two-dimensional (or three) should be used to analysis. In this paper, using ANSYS analysis software module, expansion-resistant muffler is analysis and gets the following results.In this paper, the performance of reactive muffler is calculated by the 2D FEM (Finite Element method) with the ANSYS. The mathematical model of inner acoustic equation is established and the calculation formulas of TL (transmission loss) and IL (insertion loss) of muffler are deduced. On this basis, the FE model of two kinds of mufflers are built under static condition, with highly-precise acoustic element FLUID29 and FLUID129.I design two mufflers, respectively simple and matrix. Owing to the simple muffler’s analysis has been fairly completed, I analysis especially the complex muffler and get the internal level figure. Using acoustic transmission matrix, the muffler is simulated directly and indirectly and the parameter of four-terminal network, TL and IL are calculated. In the end, comparing simulation results with experiment results, it shows that calculated values coincide measured values. The simulation method is proved to be correct. The analysis software of ANSYS is expedient.In the paper, muffler theory, FEM theory, ANSYS application are included. Some important factors such as FE mesh demarcation, establishment of FEM model and so on are discussed. So theory and project example of the performance prediction of muffler are provided.Key Word: Muffler, Exhaust noise, ANSYS FE, Four-pole network目录1. 绪论 (4)1.1引言 (4)1.1.1噪声的危害 (4)1.1.2对噪声的控制 (5)1.2 课题研究国内外现状 (6)1.3 课题的工作和目标 (9)2．排气消声器有限元法的数学模型 (10)2.1 抗性消声器的四端参数及消声器的性能评价 (10)2.1.1 消声器的四端参数 (10)2.1.2 消声器的评价指标 (12)2.2 有限元法数学模型的建立 (15)2.2.1 数学模型的建立 (16)2.2.2 消声器变分问题的推导 (17)2.3 本章小结 (19)3. 消声器的ANSYS有限元计算结果及分析 (21)3.1 有限元计算模型的建立 (21)3.1.1 单元和插值函数的选取 (21)3.1.2 有限元模型的建立 (22)3.2 简单扩张式消声器的计算 (25)3.2.1 简单扩张式消声器消声量的计算与分析 (25)3.2.2 简单扩张式消声器插入损失的直接模拟 (29)3.2.3 简单扩张式消声器内部声场分析 (30)3.3 复杂结构消声器的分析 (31)3.4 本章小结 (33)4. 消声器的设计 (34)5. 总结和展望 (36)5.1 课题研究结论 (36)5.2 课题展望 (36)参考文献 (37)致谢 (39)1．绪论1.1引言噪声是工业社会带来的副产品，它是一种物理污染，具有即时性，生源发声就形成污染，生源停止发声，污染随之消失，噪声能量在空中消散，因此，噪声没有污染物，不会积累，也无法再利用。
基于ANSYS CFX 的噪音分析
interaction noise
Self noise
Ffowcs Williams & Hawkings model
© 2006 ANSYS, Inc. All rights reserved.
8
ANSYS, Inc. Proprietary
Noise Modeling Background
Model assumptions
Blade passage and its harmonics
m.z
Acoustic pressure for the mth harmonic
mz 2 h pm cos.Fx 0 .mz .J 0 mzMsin 2. 2 co r1
Sound power for the mth harmonic
© 2006 ANSYS, Inc. All rights reserved.
6
ANSYS, Inc. Proprietary
Noise modeling background
Flow
Diffracting body
Quadrupoles region Dipoles region
Physical model
Fx0 and Fy0 are obtained from a steady state solution
r12 Lwm c0
2 p m sin .d 0
Sound pressure levels in [dB]: Sound power levels in [dB]:
Hybrid - grid controlled Hybrid - model controlled
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。
基于fluent的消声器设计及校核计算
第9卷第2期2010年6月南通航运职业技术学院学报JOURNAL OF NANTONG VOCATIONAL ＆TECHNICAL SHIPPING COLLEGE Vol.9No.2Jun.2010摘要：文章以某一型号柴油发电机组的排气为背景，通过给定的排气参数和条件进行消声器的结构和性能的设计，并运用流体软件gambit 和fluent 进行建模。
通过数值模拟，计算消声器的流场和消声量。
结果表明设计的消声器的消声量可以达到25分贝以上。
关键词：消声器；fluent 软件；排气噪声中图分类号：TK421文献标识码：A 文章编号：1671-9891（2010）02-0050-05收稿日期：2010－01－06作者简介：黄华（1982—），男，浙江建德人，浙江国际海运职业技术学院船舶工程学院助教。
基于fluent 的消声器设计及校核计算黄华（浙江国际海运职业技术学院船舶工程学院，浙江舟山316021）0引言随着生活水平的提高，人们对周围环境的要求越来越高。
噪声对人的生理和心理都会造成很大的伤害。
本文主要研究如何降低小型柴油发电机组的排气噪声。
柴油发电机组的噪声主要包括进排气噪声、燃烧噪声、结构噪声和电磁噪声等，其中以排气噪声为主。
因此，降低排气噪声对整个系统的降噪很重要，而降低排气噪声最有效的方法就是在排气管的出口端安放一个消声器。
市场上的消声器已广泛使用，但是其种类繁多，性能也各有所长，使用场合也各不相同，安装消声器后出现了一些负面影响，如排气的速度变小，柴油机排气的背压提高，本身也会带来一些附加噪声等。
因此，合理的选择和设计消声器的参数成了当前的主要任务。
1消声器的设计问题的描述：柴油发电机组的参数如下：转速为：n=1500r/min ，废气体积流量为：Q=16.4l/s ，排气温度为：T=823K 。
为改善整体的消声效果在机组的外面加一个隔声罩，其形状为一长方体，尺寸为:长2400mm 宽、676mm 、高1500mm 。
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基于ANSYS的消声器性能计算与分析
别小静;朱从云;李力
【期刊名称】《噪声与振动控制》
【年(卷),期】2008(028)006
【摘要】运用有限元分析软件ANSYS对某消声器内部声场及流体行为进行有限元分析.以定性分析为目标,将理论计算结果和实验结果进行比较,表明理论计算结果是正确的.为类似问题的分析提供理论方法.
【总页数】4页(P73-75,80)
【作者】别小静;朱从云;李力
【作者单位】中原工学院,机电学院,郑州,450007;中原工学院,机电学院,郑
州,450007;中原工学院,机电学院,郑州,450007
【正文语种】中文
【中图分类】TU112.59;TU112.59
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3.装载机消声器的消声性能的仿真计算与分析 [J], 张士伟;陈长征;周勃;缪海凌;黄鹤艇;刘春
4.基于ANSYS的抗性消声器性能仿真分析 [J], 张乃龙;杨文通;费仁元
5.基于ANSYS的鼻锥结构消声器性能研究 [J], 马建辉;郭鹏
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