GT_POWER在内燃机排气消声器设计中的应用
GT-POWER在内燃机设计中的应用
Ｔ ｅ １ ： ＋ ８ ６ — ５ ５ １ — ６ ５ ６ ９ ０ ９ ６ ３ ６ ５ ６ ９ ０ ９ ６ ４
ＧＴ － Ｐ ＯＷＥ Ｒ在 内燃机设计中的应 用
张杰
（ 西华大学 交通与汽车工程学 院， 四川 成都 ６ １ ０ ０ ３ ９ ）
ｃ ａ ｎ ｇ ｒ ｅ ａ ｄ ｙ ｉ ｍｐ ｒ ｏ ｖ ｅ ｔ ｈ ｅ ｅ ｆ ｉ ｆ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｙ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｗｏ ｒ ｋ ， ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｉ ｓ ｔ ｈ ｅ ｓ ｉ ｓ ｍａ ｉ ｎ ｌ ｙ ｉ ｎ ｔ ｒ ｏ ｄ ｕ ｃ ｅ ｓ ｔ ｈ ｅ ａ ｐ ｐ ｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ＧＴ—Ｐ ＯＷ Ｅ Ｒ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｉ ｎ ｔ ｅ ｒ ｎ ａ ｌ ｃ ｏ ｍｂ ｕ ｓ ｔ ｉ ｏ ｎ ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ． Ｉ ｔ ｅ ｓ ｔ ａ ｂ ｌ ｉ ｓ ｈ ｅ ｓ ａ ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｍｏ ｄ ｅ ｌ ｏ ｆ ａ ｔ ｕ ｒ ｂ ｏ ｃ ｈ ａ ｒ ｇ ｅ ｄ ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ＧＴ—Ｐ ｏ ｗｅ ｒ ； ｔ ｈ ｅ ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｍｏ ｄ ｅ ｌ ｉ ｓ
Ｉ Ｓ Ｓ Ｎ １ ０ ０ ９ － ３ ０ ４ ４
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基于GT-Power的汽车排气消声器的试验研究
义 重 大 。 排 气 消 声 器 的 设 计 要 建 立 在 与 发 动 机 耦 合 的 基础 上 ， 但 是 由于发 动 机试 验成 本 比较高 ， 因此 ， 设 计
一
压 缩 比 １ ０
缸径／ ｍｍ
缸 数及 排 列 直 列 四缸 行 程／ ｍ ｍ
冲程 数 四 冲程 连 杆 长 度 ／ ｍ ｍ
染源 ， 而 国家 对 排 放 的标 准 愈 来 愈 严 格 ， 这 使 得 消 声
器 的设计 要求 也越 来越 高 ［ １ － ２ ］ 。一 款 设 计 合 理 的 消 声 器
对 提 升 整 车 ＮＶＨ （ Ｎｏ ｉ ｓ ｅ 、 Ｖｉ ｂ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ、 Ｈａ ｒ ｓ ｈ ｎ ｅ ｓ ｓ ） 品 质 意
拟声源代替发动机 ， 连 接 消 声 器进 行试 验 测 试 ， 试 验 结果 表 明 ， 测试 结果 与 仿 真 结 果基 本 一 致 。验 证 了仿 真软 件 的 可 靠性 ，
为 消声 器开 发提 供 快捷 的途 径 。
关键词 ： 排气消声器 插入损 失 Ｇ Ｔ — Ｐ ｏ ｗ ｅ ｒ
能 分 析 以及 整 车 计 算 的 仿 真 环 境 ， 所 有模 块 可 以互相 切换 ， 集 成 为 一 体 。 ＧＴ — Ｐ ｏ ｗｅ ｒ 可 以 提 供 各 种 针 对 汽 车 不 同层 次 的 物理 模 型 ， 用户 可 以在 提 供 的模 型 基 础上
基于 Ｇ Ｔ — Ｐ ｏ ｗ ｅ ｒ 的汽车排 气消声器 的试验研究
口 刘一航 口 安
江 苏无 锡
伟
２ １ ４ １ ２ ２
江 南 大 学 机械 工 程 学 院
摘
要： 利用 Ｇ Ｔ — Ｐ ｏ ｗ ｅ ｒ 软件 ， 建 立 排 气消 声 器 与 发动 机 耦 合 模 型 ， 计 算 得 到 消 声 器 的插 入 损 失 。 开发 一 款 装 置 作 为 模
基于gt-power 的排气消声器数值仿真设计
国内外研究表明，排气噪声是发动机的主要噪声源之一，消声器是降低发动机排气噪声的重要部件，其性能好坏直接影响发动机的噪声大小和功率损耗。
本文主要叙述如何运用GT-POWER 对的排气消声器数值进行仿真设计。
1 消声器的主要评价指标 （1）传递损失：112210log w w w TLL L w ==−即消声器进口处的入射声功率级和出口处的透射声功率级之差。
（2）插入损失IL ：定义为安装消声器前后在某固定测点处测得的计数声级或总声压值之差。
由于插入损失便于现场测量，非常实用。
在测量未安装消声器的排气噪声时应在排气管口加装一段与消声器等长的空管，以保证在安装消声器前后测点不变。
（3）功率损失比： 121100%NNe Ne R Ne −=×内燃机在标定工况下不安装消声器时的功率与安装消声器时的功率之差和不安装消声器时功率的百分比。
2 某型原消声器结构分析图1 原消声器结构如图1所示，采用单腔加两段穿孔管、一块穿孔隔板结构，容积比为3.2，扩张比为8.3。
从结构上分析，原件的设计存在以下不合理的地方： （1）容积小，空间利用不足。
容积比、扩张比都较小，而消声量很大程度上取决于这两个参数。
（2）采用穿孔管和穿孔板结构：穿孔声学元件的降噪量主要与穿孔率、小孔孔径有关。
穿孔率越小、孔径越小，消声量越大。
但穿孔率过小、气流的流动阻力损失则越大，功率损失亦大，经济性能变差。
因此，要提高消声量必须减小孔径， 要降低排气阻力又必须增大通流截面系数，该消声器这两项难以同时满足，我们认为在这种情况下采用小孔喷注结构是不理想的。
3 新消声器的设计 传统的消声器设计法存在着不足：实验周期长，人力物力消耗严重但仍不能取得好的效果，不能适应企业开发周期最小化的需要。
随着计算机软件技术的发展，发动机性能仿真技术也得到了快速发展并逐渐成熟。
GT-POWER 就是其中优秀的仿真软件之一，它的使用大大缩短了产品的开发周期，提高了企业的竞争力。
GT POWER排气系统的研究意义
研究背景与意义现代发动机的排气系统对发动机的性能和燃油消耗有着重要影响。
排气系统和进气系统直接影响到了发动机换气过程的质量，而合理组织换气过程，对发动机的动力性和经济性的提高具有重要的意义。
而换气时，占换气损失最大比例的排气损失是应该尽量要减少的。
减少排气损失就成了排气系统优化设计最主要的目的。
排气过程中，分为自由排气阶段和强制排气阶段，前者是因为缸内压力和排气门端压力差足以使废弃自由流出，后者是缸内压力大大降低以后，活塞上行强行排气。
在这两阶段中，排出的废气量，排气阻力和排气晚关角都是对发动机性能有重要影响的。
排气阻力可以通过对排气歧管的和排气门的优化设计来减小，而排气晚关角是为了利用废气具有向外运动的惯性来增大排气量，各个工况的排气晚关角有最佳值，所以也是需要根据不同的发动机需求来制定的。
除此以外排气门关闭时压力和温度也是会影响到排气阻力和废弃密度，使得残余废气系数上升，间接使得充量系数下降。
由于以上的因素，也让现代发动机在排气方面研究出了许多新的技术，比如说废气再循环等以及排气门可变升程等。
由此可见，现代发动机排气系统对于发动机的性能和油耗十分重要。
排气系统中包括了排气歧管，消声器和排气净化装置。
其中，排气歧管在换气过程中起到了非常重要的作用。
良好的排气歧管设计应该使排气阻力降到最小，同时保证各缸之间的排气干涉最小化。
排气阻力的大小和头段的设计角度、中尾段的管径粗细以及三元催化的大小、总体长度和弯曲角度、尾部消音器的回路也就是回压都有相当的关系。
但是由于现在对于尾气净化和汽车的降噪的要求，三元催化器是必须的，而因为它的存在也就限制了排气阻力的减小的途径。
对于现在比较常见的四缸发动机来说，大部分都是四个歧管最后合成一跟总管的结构。
排气过程中由于每一缸排气门到各缸排气接口处的距离可能有差距，每一缸的点火都有一定的顺序，虽然为了避免排气的干涉已经在顺序上尽量分开，但是多少由于时间差还是会使结合处的排气堵塞到一起，有的改装车采用了先合成两条，在合成一条，因为多了截管，所以有利于排气干涉的的问题。
基于GT—power的消声器优化设计
２ 初 始 结 构 的 确 定
对于 发动 机排 气 系统 ， 采用 抗性 消声 器最 为合 适 ， 因为 它是 全金 属结 构 ， 结构 简单 ， 耐 高温 、 耐腐 蚀 、 耐气 流 冲击 ， 成本低、 寿命 长． 图 １是 某 型 号发 动 机 的 ２种 消声 器 ， 下 面将 以这 ２种消 声器 结构 为基 础进 行分 析 ， 确定 消声 器初 始结 构，
口某 固定 测 点 处 测 得 的 计 权 声 级 之 差 ， 它 直 接 反 映 了 消声 器对 相 匹配 的发 动 机 噪 声 的 消 声效 果 ． 消 声 器 的
高， 传统 车辆 消声 器设 计 主要基 于经 验 和试验 相结 合 ， 这 种方 式开 发成本 高 且 周 期 长． 随 着 计 算 机技 术 的发
控 制法规 的 Ｅ ｌ 益严 格 ， 对 消 声 器 的 性 能 要 求 也 逐 渐 提
１ 消声 器 的 评 价 指 标
消声 器 的性 能评 价指 标 主要包 括消 声性 能和 空气 动 力性 能． 消声 器 的消声性 能 通常 有 ２个衡 量指 标 ： 传 递损 失 和插 入损 失． 传 递损 失 是 指 声 音 经 过 消 声 元 件 后声 音 能量 的衰减 ， 即入 射 声 功 率 级 和 透 射声 功率 级 的差 值 ； 插 入损 失 为安 装 消 声 器 前 后 在 发 动 机排 气
摘 要 ：为 了 寻求 一 种 更 简 单 有 效 的 消 声 器 设 计 方 法 ， 以某一型号发动机为例 ， 将 传 统 的 消 声 器 设 计 理 论 与 ＧＴ － ｐ ｏ ｗｅ ｒ 仿 真软件相结合 ， 构 建 了基 于 Ｇ Ｔ — ｐ ｏ ｗｅ ｒ 的消声器优化设计流程． 利用 Ｇ Ｔ － ｐ ｏ ｗ ｅ ｒ 软 件 的 声 学 和 流 体 仿 真 功 能 对 各 消 声 器
基于GT_Power软件的内燃机消声器设计与分析方法
!概述在机动车噪声中，排气噪声是主要的噪声源。
在日益严格的排放控制法规驱动下，消声器的性能越来越引起人们的关注。
长期以来，我国对汽车排气消声器的设计仍然是在采用一种简单的理论估算后进基于%&’()*+,软件的内燃机消声器设计与分析方法钟绍华金国栋谢田峰（华中科技大学）【摘要】介绍了一种新的发动机性能仿真软件%&’()*+,，它是以一维的-./计算为基础，采用有限容积法对热流体进行模拟计算的软件。
应用该软件对发动机及消声器进行模拟和仿真，不仅能预测消声器的特性，而且还能对消声器和发动机进行有效地匹配。
通过实例模型的模拟结果对比，可见该软件具有良好的预测性能。
主题词：计算机软件消声器仿真中图分类号：$012!"3文献标识码：4文章编号：3"""’#$"#（!""#）"$’"""$’"1"#$%&’(’)*’(+,$%$-#./0)1023’.#2’(+40567$.%0’8’&%’#-711+#2$9($#)0’:;<=0>#2?01.>(2#56)7896:)6;:<=>7%;)?)78<@>+&>:7A+78（B;:C6)78D7>E+,F>GH)A9I>+7I+:7?&+I67)J)8H）【*6$.2(@.】K7+7+*+78>7+L+,A),M:7I+F>M;J:G>)7F)AG*:,+%&’()*+,<*6>I6>F:N>7?)A G6+,M:J AJ;>?F>M;J:G>)7 F)AG*:,+O:F+?)7)7+’?>M+7F>)7-./I:JI;J:G>)7*>G6:J>M>G+?E)J;M+M+G6)?<>F>7G,)?;I+?24LLJH>78G6>F F)AG*:,+G) F>M;J:G++78>7+F:7?M;AAJ+,F I:77)G)7JH L,+?>I:G+I6:,:IG+,>FG>IF)A M;AAJ+,F<O;G:JF)I:,,H);G M:GI6>78)A M;AAJ+,F G) +78>7+F2PG>F F6)*7OH I)ML:,>F)7O+G*++7G6+G+FG,+F;JGF:7?G6+F>M;J:G>78,+F;JGF)A:7+Q:MLJ+M)?+J G6:G G6+F)AGR *:,+6:F:8))?L,+?>IG:OJ+L+,A),M:7I+2A#,>02)$：405B7.#2，?01.>(2#，-711+#2，?%57+(.%0’正压力!!可稍取大些，以保证离合器接合的可靠性。
GT—POWER在内燃机设计中的应用
GT—POWER在内燃机设计中的应用作者：张杰来源：《电脑知识与技术》2013年第25期摘要：在计算机技术发展越来成熟的今天，利用计算机辅助工程人员进行设计能大大提高工程人员的工作效率，该文主要对GT-POWER在内燃机设计方面的应用进行介绍。
在GT-Power中建立了一台涡轮增压发动机的仿真模型，并对仿真模型进行了校验，以对进气岐管的优化和不同压缩比对发动机性能的影响为例进行了简单探索。
关键词： GT-POWER；内燃机；仿真；应用中图分类号： TP391.9 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2013）25-5780-03传统的内燃机研究模式，主要是根据设计的图纸制造原型机，在试验台上进行不同机构参数的分析，根据实验结果进行对比改进，不断的实验才能得到用于生产的机型。
但这种传统的实验方法要耗费大量的人力、物力、财力资源，而且周期长，已经不能满足现代经济与科技快速发展的需要。
近几十年，主要随着计算机技术的发展，流体力学，化学反应动力学及相关的学科完善，采用计算机数值模拟的方法解决内燃机工程技术上的相关问题已经是大势所趋[1]。
在内燃机的研究与开发应用过程中，计算机数值模拟仿真技术已成为十分重要而且非常实用的辅助手段，国内外的各大厂商及科研机构都在加大这方面的研究和开发。
现在的内燃机的研究方法主要是实验法与计算机数值模拟法两种结合。
实验法是利用相关的实验技术在试验机上进行研究，是理论研究的前提和基础，而仿真却是减小实验范围和预测实验结果的最好工具。
GT-POWER是内燃机工作过程模拟计算软件，是一款由美国Gamma Technologies公司开发的具有内燃机工业标准的模拟仿真工具，市场占有率最高，被世界上大多数发动机和汽车制造厂家及供应商使用。
该软件采用有限体积法进行流体的计算，计算步长自动可调，有强大的辅助建模前处理工具，自带有优化设计功能，能进行直接优化设计[2]。
在发动机开发过程中，利用GT-POWER软件可以进行以下几个方面的仿真计算和优化设计：1）发动机的性能计算，包括经济性、动力性及相关的污染物排放，在特定的设计目标下，进行多种参数优化设计。
GT-Power 进排气系统设计
摘要采用目前最新发展的商用发动机一维模拟软件GT—Power建立了EQ491电喷发动机工作过程计算模型，并对软件的模拟精度和可靠性进行验证，在此基础上对EQ491电喷发动机的进排气系统进行了优化计算。
计算结果可以用来指导EQ491发动机的改型设计。
关键词：电喷发动机进排气系统工作过程数值模拟优化计算计算流体力学EQ491发动机是东风汽车集团从德国福特公司引进的化油器式发动机，主要用于轻型载货(客)车。
为了满足我国将于2000年实施的新的排放法规，采用电控燃油喷射(EFI)加三效催化器(TWC)已势在必行。
为保证化油器式发动机改电喷机型后不但排放水平要达标，而且动力性和经济性也要有一定程度的提高，根据国外经验，必须重新设计原发动机的进排气系统。
过去的经验设计法是一种试凑法，设计周期长，消耗大，难以得出最佳设计方案，无法满足现代内燃机设计要求。
近年来，随着计算机技术的发展，计算流体力学(CFD)软件在发动机工作过程的研究中得到广范应用［1］，大大缩短了发动机的研究开发周期。
本文采用的GT—Power 是一个基于Window操作系统的适合分析各种发动机性能的CFD软件［2］，它以一维流体动力学为基础，用有限体积法进行数值计算，充分考虑了因可燃混合气的组份不同导致其热力学性质的差异，而且能用于研究一些进排气系统结构因素(如分歧、合流和弯曲等部分)对流动的影响；此外它应用数学优化方法进行参数寻优，使得对发动机进行不需要人为经验控制的优化设计成为可能。
本文利用该软件对EQ491电喷发动机的进排气系统结构参数进行了匹配优化计算，以期从理论上指导发动机的改型设计。
1模型的建立GT—Power采用模块结构建立发动机工作过程计算模型。
发动机的元件(如气缸、空滤器、催化器、管接头和管道等)模块用方形图框表示，而元件之间必须用圆形图框的连接件连接。
发动机的所有结构参数和特性参数在相应的元件模块和连接件模块中定义，连接件可以有具体的物理定义(如气阀连接件和喷嘴连接件等)，也可以只具有象征意义(如发动机与气缸连接件、管道之间的连接件等)。
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GT -POWER 在内燃机排气消声器设计中的应用谢田峰,金国栋,钟绍华(华中科技大学机械学院,湖北武汉430074)摘要:介绍一种新的模拟软件,可对两者进行综合预测,该软件基于一维流体动力学的假设。
为了便于用户设计复杂的消声器,该软件提供了绘图的处理程序。
通过绘图程序中提供的消声器基本元件库,用户可以轻松地创建复杂消声器模型。
将简单模型的模拟结果与试验结果相比较,可见模拟软件具有良好的预测性能。
由此可得出结论,应用计算机对发动机及消声器进行模拟,不仅能预测消声器特性,还能反应出不同结构消声器对发动机性能的影响。
关键词:GT -POWER ;排气消声器;模拟中图分类号:TK 413147 文献标识码:A 文章编号:1000-6494(2003)01-0012-03Application of GT -POWER in Design of Exhaust Muffler forInternal Combustion EngineXIE Tian -feng ,J IN Guo -dong ,ZHON G Shao -hua(College of Mechanical Engineering Huazhong University of Science and Technology ,Wuhan 430074,China )Abstract :With the computer simulation of exhaust mufflers and engines ,the influence of mufflers on engine performance as well as exhaust noise can be predicted.This paper describes a new simulation software developed for such coupled simu 2lations ,which bases on the assumption of a one -dimensional fluid dynamics.To help users in design of muffler with com 2plex geometry ,an easy -to -use graphical preprocessor is provided ,with which the user builds a model representation of muffler using a library of basic elements.A comparison of simulation result and experiment result shows that the predic 2tions give good results.K ey w ords :GT -POWER ;exhaust muffler ;simulation 作者简介:谢田峰(1975-),男,硕士,主要研究方向:汽车节能与净化。
收稿日期:2002-09-17 在汽车噪声中,排气噪声是主要的噪声源。
在日益严格的噪声污染控制法规下,消声器的性能越来越引起人们的关注。
传统的消声器设计法存在着两点不足:实验周期长,人力物力消耗严重但仍不能取得好的效果,不能适应企业现代化、市场化及开发周期最小化的需要;设计时常常把消声器的消声性能和发动机的性能相互孤立地考虑,以至于很难找到两者的最佳结合点。
随着计算机软件技术的迅猛发展及其在工程中的广泛应用,发动机性能仿真技术也得到了快速发展并日渐成熟。
GT -POWER (GT -SU ITE 的一部分)就是其中优秀的仿真软件之一。
GT -POWER 软件系统在消声器开发中的应用使其与发动机性能相互影响的问题得到了综合解决,更加顾及全局的效果,减少了问题孤立化带来的困扰,并且大大缩短了产品的开发周期,减少了人力、财力、物力的浪费,提高了企业的竞争力。
1 发动机模型的建立GT -POWER 所应用的是一维流体假设的动力学模型,它综合了发动机性能的分析代码,并几乎包含了发动机所有关键工况的细节模型,可以较完整地模拟发动机不同工况的性能变化。
整个系统被划分为许多小的控制单元体,单元体上又划分成许多相互交错的网格,网格是系统进行运算估值的基本单元。
也就是说所有的标量(压力、温度等)都以单元体的中心为计算标准,而所有的向量(速度、物质流量)皆以单元体的边缘为计算标准,系统内部划分的单元体也是如此。
形状各异的气体通道皆可转化为功能相当的标准管件,最后形成发动机的管网化的模型,用于对发动机进行仿真。
・21・设计・研究内燃机 2003年第1期 本次试验模型是依据奥迪V6发动机提供的发动机的系统参数建立起来的。
用来检测GT-POW2 ER对抗性、阻性消声器消声性能预测的可靠性。
2 消声器模型的建立消声器内部穿孔管的存在使消声器管网化具有相当大的难度和复杂性,不过GT-POWER拥有专门的消声器设计系统,使复杂问题简单化。
不同的车辆所提供的安装空间不同,所以对消声器壳体外形尺寸的要求也不尽相同。
GT-POWER拥有用于设计消声器壳体外形的二维图,可以对消声器的前端及后端流通平面的形状进行设计,每个设计模板由一个圆均分的40个点阵组成,用户可以根据需要在径向方向上调整40个点的位置,来改变壳体的形状,设计者可以根据需要便捷地设计出壳体形状。
在消声器壳体中填充管子和其他部件才能生成完整的消声器。
GT-POWER提供了一个包含消声器零件库的二维绘图区,零件库包括:隔板、消声器壳体、直管、弯管、穿孔管、穿孔板等,还包括吸声材料,使消声器的制作十分的便捷。
GT-POWER 提供了正视图及左视图两种视图模式,设计者可以根据两个视角,方便地按工程图的方式填充零件。
绘制完二维图后可以把模型直接转化为三维图,并可以用方向键对三维图进行旋转等操作,由于壳体是透明的,设计者可以清晰地比较是不是自己所希望的内部布置,并可回到二维加以改正。
最主要的步骤是把设计的二维消声器模型网管化,设计完二维模型后,将其转化为3.dat文件,并在GT-ISE中导入便可生成连通的网管,这就是GT-POWER所需要的网管模型。
所生成的二维图还可以转化成三维图,便于对设计的消声器有更加直观的认识,更重要的是它可以直接转化为管网化的模型,大大减少了消声器模型制作的工作量。
直观与方便地设计消声器模块是GT-POWER的特色之一。
本实验的消声器是一个同轴的圆柱型共振腔消声器,外管(消声器壳体)直径156mm,长度为480 mm,中心管(穿孔管)上有2880个直径为3.5mm 的圆孔。
在此安装有两个传感器,一个位于共振腔前端180mm处,一个位于共振腔后端180mm处。
本实验在1000～6500r/min较宽的转速范围内进行。
本实验有两组试验数据,一种是共振空腔,一种是填有密度为120g/L的吸声羊毛材料。
把得到的消声器模块、发动机模块链接起来得到仿真模型,用该模型进行仿真测试。
3 其他模型的建立影响排气噪声的因素很多,对关键的影响因素, GT-POWER都提供了相关的模型:燃烧模型(包括用户自定义的燃烧模型、weibe函数、柴油机及涡轮增压)、热传导模型、发动机传动及负载模型等,适于对任何细节发动机工况进行模拟,提高对发动机性能及不同工况下消声器消声性能的预测。
4 仿真结果及分析4.1 空腔共振消声器的仿真预测结果前端的传感器仿真值与测量结果基本一致,见图1;后端的仿真值与测量图结果除了1/3倍频程的高速状况外基本吻合,见图2。
但对高速噪声变化趋势的预测还是较为准确的。
图1 前端传感器仿真预测结果图2 后端传感器仿真预测结果・31・设计・研究 内燃机 2003年第1期 该消声器模型主要是针对在内燃机排气系统中常用的阻性消声器,来验证GT -POWER 对阻性消声性能的模拟效果,阻性消声器结构主要包括共振室和膨胀腔。
共振室的特点是它对频率较敏感,即对不同频率的噪声有较强的选择性;膨胀腔主要影响消声器的消声频率范围。
通过对两者的调节使消声的消声频带更具有针对性。
4.2 装有吸声材料的共振消声器的仿真预测结果前端传感器的仿真预测值与空腔共振消声器的前端传感器的仿真预测值基本一致,后端传感器的预测值在1/3频程与实测值基本吻合,见图3。
从模型仿真的预测结果看,GT -POWER关于消声器设计部分的预测基本准确,尤其是各项参数的高低变化趋势完全吻合,可以替代台架试验进行对消声器性能的预测。
工程应用条件下,用计算机模拟方法进行计算图3 后端传感器在1/3频程预测值与实测值比较分析,可根据输出结果修改原方案,重新计算,达到满意为止。
模拟系统有多种方案可供选择,对结构、管道尺寸、孔板流通面接、穿孔管孔径等稍做调整便可形成不同的方案,再根据结果比较分析,综合考虑,即可得出较优的最终方案。
5 结论a.GT -POWER 具有良好的发动机模拟性能,在消声器设计满足降噪要求的同时兼顾发动机性能,对满足日益严格的汽车噪声污染控制标准具有重要意义。
b.对消声器设计者来说,GT -POWER 所提供的专门的消声器设计模块使设计更加直观和便捷。
c.消声器模块良好的预测性能必将减少消声器试验的重复性及复杂性,对设计的智能化及低耗高效有着重要的实用价值。
〔参考文献〕〔1〕 黎志勤,黎苏.汽车排气系统噪声与消声器设计[M ].北京:中国环境科学出版社,1991.〔2〕 Thomas Morel and John Silvestri.Modeling of EngineExhaust Acoustics ,SAE paper 991665.〔3〕 J.J.Silvestri ,T.morel and M.Costello.Study of intakeSystem Wave Dynamics and Acoustics by Simulation and Experiment ,SAE Paper 940206,February 1994.〔4〕 Dean G.Thomas.Muffler Selection and Design for Inter 2nal Combustion Engines.SAE 700537.〔5〕 GT -POWER TU TORIAL version 5.2.G amma Tech 2nology.DECEMBER 2001.(上接第11页)标已达到了欧洲Ⅱ号重型车用发动机排放标准。
另外,燃用压缩天然气后,发动机工作较柴油机稳定,工作噪声大大降低。
5 结论实验结果表明,发动机的燃气量采用理论空燃比控制与稀燃控制相比,燃气量充足,发动机的动力性得到了保证,动力性下降不超过15%。