袁启慧[1]2013年在《基于Virtual.Lab的汽车排气消声器性能仿真研究》文中进行了进一步梳理汽车排气噪声在整车噪声源中所占的比例较大。汽车噪声所产生的危害涉及各个方面，如人的身心健康、社会经济、环境、建筑物等。噪声控制工程中常用的方法是安装消声器，来达到消声的目的。因此，排气消声器的设计研究具有重要的应用意义和社会价值。在Virtual.Lab Acoustic平台上对抗性消声器的基本消声单元和结构参数进行数值模拟仿真分析。分析简单扩张式、偏置、插入管和穿孔管的消声性能，获取声压云图、声压频率响应函数曲线、传递损失曲线，并归纳它们的规律。重点分析各类消声器的结构参数（扩张比、扩张室数目及其长度、插入管长度、穿孔率、孔径、消声长度等）对消声器性能的影响，获得传递损失曲线，归纳相应的消声性能影响规律；分析温度、流速对复杂消声器的影响。对于简单扩张腔，消声量的大小与扩张比有关；扩张腔长度影响频率变化；扩张室的数目能大幅度提高消声量。通过调整插入管长度、位置消除通过频率；调整穿孔率、孔径和有效吸声长度等结构参数来改变消声性能。通过对某复杂消声器进行数值模拟仿真，分析外界因素如温度、流速等对消声器性能的影响。当温度升高时，低频的消声性能较差，高频的消声性能较好。考虑流速时，传递损失的变化不是很大。在Virtual.LabAcoustic平台上对某汽车消声器的进行数值模拟分析，结果显示该消声器的在低频、高频处的消声效果不理想，且存在通过频率，因此需要对原消声器进行优化。根据分析结果并结合消声器优化设计理论，对原消声器进行优化改进，提出改进方案。通过对改进方案进行分析计算，获取改进方案的传递损失曲线、声压云图、声压频率响应曲线；分析仿真结果，说明方案的可行性。
程胜明[2]2016年在《乘用车排气消声器的设计与性能分析》文中研究说明随着汽车工业技术的快速发展,城市汽车数量逐年增加;汽车给人们生活带来便利的同时,也引发一系列问题,如交通事故、环境污染和噪声危害等。汽车噪声不仅影响车内乘客的舒适性,而且影响其工作效率和身心健康,因此降低汽车噪声成为汽车行业的重要目标。汽车排气噪声几乎占到整车噪声的叁分之一,而控制排气噪声的主要措施是在排气系统加装消声装置,因此设计性能良好的消声器能够有效降低排气噪声。本文根据国家和企业要求,搭建发动机及其排气系统的性能与噪声测试平台。对无消声器的排气系统进行台架测试,记录其稳态和瞬态工况下发动机的功率、扭矩、壳体和尾管噪声。接着在GT-Power中建立发动机与排气系统的一维管路耦合模型,并进行模型验证。通过对发动机仿真模型的计算结果与测试平台的试验结果比较分析,证明所建立的耦合模型能够有效应用于发动机排气消声器设计的声学与流场分析。其次,通过比较测试数据和企业目标值,确定设计目标。以主消声器声学性能为主,利用消声器设计理论初步确定几种结构方案,通过比较各结构方案的声学和流场性能,得出较优方案。然后对该方案进行正交试验,通过统计分析试验结果,得出最优参数组合,确定基于一维仿真分析的消声器结构方案。使用流体计算软件Fluent对主副消声器内部气流的速度、湍动能、温度和压力进行仿真分析;利用叁维声场分析软件Virtual.Lab扩大消声器传递损失的计算频率范围,探索主消声器在中高频段的消声特性。基于叁维分析的结论,提出消声器的改进方案,并与原方案进行声场与流场性能比较。将上述改进方案导入GT-Power仿真模型中计算尾管噪声、插入损失。在结果满足设计目标时,对消声器样件进行台架试验,得到消声器的声学特性;通过与替代直管相应的数据比较,得到消声器的声学与流场性能。这种基于一维正交设计,叁维性能分析与改进的消声器设计思路,能够为消声器的研究开发提供一种方法。
黄一桃[3]2013年在《汽车排气消声器性能分析及优化》文中认为随着我国汽车工业的快速发展，汽车产业技术的加快转型，基于经验试凑设计的汽车消声器传统设计方法由于其设计周期长、开发费用高等原因，已越来越不能满足经济社会对汽车排气噪声的苛刻要求。因此，研究各种计算机虚拟仿真技术，开发适用于消声器产品研发的商用软件以及在物理样品面世之前，应用虚拟试验技术，构建虚拟产品，建立虚拟试验模型，准确预测产品性能，缩短开发周期，节约开发费用已经成为业界普遍接受和运用的先进技术与方法。论文以发动机虚拟仿真软件GT-Power和GM3D为平台，以某乘用车排气系统为研究对象，建立发动机及其排气系统的虚拟分析模型进行耦合分析，总结出快捷的排气系统消声器正交试验设计方法。论文完成了以下工作：1）利用GT-Power软件的声学模块，分析消声器结构参数对消声器声学性能的影响。消声结构主要研究进出管异轴型、旁边腔型、双层管型；双层管型结构主要分析双层管外管穿孔率、双层管外管穿孔直径、双层管外直径以及双层管内外穿孔分布对消声器性能的影响。2）建立某发动机及其排气系统的耦合虚拟模型，在GT-Power中联合仿真。以发动机尾管噪声为消声器声学边界条件，对原消声器声学特性和动力特性进行分析并验证模型的准确性。3）运用正交试验设计法优化消声器结构参数。以消声结构参数为因素水平，进行正交试验设计；再与原发动机耦合计算分析，得出消声器结构参数的最优组合结果；总结了汽车消声器虚拟仿真建模和正交试验流程，得到了发动机排气系统耦合设计的一般方法。论文通过对排气系统与发动机的耦合建模，运用正交试验技术优化消声器结构参数，得到了发动机及其排气系统的耦合设计的一般方法，对汽车消声器设计和汽车消声器行业的技术进步具有理论指导意义和实际工程应用价值。
辛超[4]2013年在《汽车排气消声器叁维声场分析》文中进行了进一步梳理汽车发动机作为车辆主要的动力源,其排气噪声是汽车及其内燃机的主要噪声源之一,目前国内外减少排气噪声最有效、最直接的方法是安装排气消声器,其声学性能的计算与分析是消声器设计的基础。利用仿真计算的方法进行汽车排气消声器的性能预测和优化设计是很必要的,一维方法在分析消声器声学特性时,在低频时结果还比较理想,为精确预测中高频时的声学性能,需要使用叁维数值方法,能够计算声场中任意点处的声压,预测声波的辐射、散射、折射和传递等,依此能够设计出性能良好的消声器产品,为消声器的工程应用提供理论指导。研究消声器声学性能的仿真分析,表明叁维有限元法用于预测消声器的声学性能具有很大优势,本文采用叁维声学有限元法对某1.8T排量车型的排气消声器进行声学性能评估,并进行了试验验证。根据某厂提供的消声器数模,通过实体建模,网格划分和边界条件的设定,建立叁维有限元分析模型,根据传递导纳理论对消声器穿孔管和穿孔板进行处理,对消声器中的吸声材料采用等效流体的方法处理,预测主副消声器总成的声学性能,分析其声压分布图和传递损失曲线,根据消声器设计原理和仿真结果完成主消声器的优化。根据某厂提供的发动机的主要参数,建立发动机和排气系统的耦合模型,结合发动机外特性曲线对模型校核,并完成该车型排气系统尾管噪声和排气背压的分析,使其满足汽车噪声法规的要求。设计搭建消声器传递损失试验台,研究测试消声器传递损失的试验方法,采用双负载四传声器法测量消声器的传递损失,结合测试结果和仿真结果,验证了叁维声学有限法用于预测消声器声学性能具有较高的精度。
饶建渊[5]2008年在《汽车排气系统消声性能分析计算》文中提出发动机排气噪声是车辆噪声的重要组成部分,对车辆NVH性能影响十分明显。本文以某SRV排气系统声学性能分析项目为背景,对该车装配的前后排气消声器以及整个排气系统的声学性能进行计算和分析。本文的主要研究内容如下:1、总结了CAE技术的概念、特点、流程,以及有限元法和边界元法计算声场的基本原理;2、对现有排气系统传递损失、声压级差值的试验测试方法、以及消声器评价指标等进行了总结与比较;3、利用有限元法、边界元法分析计算获得了包括扩张腔、内插管、穿孔管、阻性材料在内的消声器各个消声结构的消声性能,讨论了扩张比,阻性材料密度、插入管深度等相关参数对其声学性能的影响;4、分析计算了温度,气流等因素对消声器传递损失的影响;使计算结果更接近真实值;5、获得某排气消声器与排气系统的传递损失和声压级差值,分析了误差产生的原因,为整车噪声控制提供参考;6、根据以上CAE的分析结果,提出排气系统的噪声分析与控制的方法和措施,为实施降噪方案提供依据。
张晓东[6]2007年在《发动机进气系统消声器的气动—声学性能研究》文中研究指明随着军用舰艇和民用船舶设计技术的发展,对于动力装置的紧凑性和低噪声的要求愈来愈高。对发动机进气系统噪声的控制目前主要采用在系统管路中加装消声器的方式。目前,我国对发动机进气消声器的研究设计,特别是在流场分析及消声器的动态特性理论研究方面还没有形成一套完整可靠和实用的设计方法。此外,传统的发动机进气系统低噪声研究常常把消声器的消声性能从进气系统中孤立出来考虑,以至于很难找到最佳的设计。因而,探索包含消声器在内的发动机进气系统的系统级低噪声优化设计方法,是提高消声器开发效率,缩短消声器开发周期的重要手段,也是对系统低噪声优化设计的重要措施。本文研究工作的主要内容包括两部分:关于燃气轮机-柴油机进气消声器单体的气动及声学性能的预估和关于包含消声器在内的进气系统级低噪声优化方法的研究。研究的主要成果包括:1.建立了进气消声器单体气动性能和声学性能数值仿真模型,可有效地进行消声器单体气动性能和在静态及进气状态下的声学性能的分析;2.设计搭建了消声器气动—声学性能实验台,设计加工了抗性消声器、微穿孔管消声器、内插穿孔管消声器和阻性消声器,并对四类消声器的气动—声学性能及影响因素进行了数值模拟分析与实验研究,对消声器的设计应用具有指导意义;3.设计搭建了管路系统气动—声学性能实验台,利用数值模拟与实验研究了含阻性消声器和进气管路的进气系统的气动—声学性能,为进气系统的低噪声系统优化提供理论支持;4.基于Powell涡声理论对复杂系统内部再生噪声的分析,为复杂管路系统低噪声的优化设计和布局提供理论支持。
曹玉煌[7]2010年在《复杂消声器的叁维声学性能数值模拟及其优化设计》文中研究说明随着科技的发展、时代的进步,人们对噪声的了解越来越深,对噪声的危害也日益关注。而随着我国汽车行业的迅猛发展,汽车保有量日益增加,车辆噪声已成为城市噪声的主要来源。发动机排气噪声是汽车主要噪声源之一,使用排气消声器是目前控制排气噪声最有效的途径。本文通过叁维声学模拟分析,对消声器的声学性能及其优化设计进行了研究。本文首先阐述了目前消声器的研究现状,为后面的研究指导方向。介绍了消声器设计的相关理论基础,为后面研究奠定基础。然后对叁维声学数值模拟的数学方程及其离散求解方法进行了介绍。利用Sysnoise软件对某消声器进行了叁维声学模拟,并计算其传递损失,模拟结果与相关的实验结果吻合良好,一定程度上验证了消声器叁维声学模拟的合理性。接着利用叁维声学数值模拟研究了简单扩张室和两腔消声器两种消声器的结构对其声学性能的影响。结果表明：扩张比越大,消声器的声学性能越好；内插管结构能改善消声器的声学性能,拓宽消声频率范围,但设计它的具体长度需要根据排气频谱来选择。通过对不同界面布置的消声器结构的数值模拟,发现在基于排气频谱的基础上,可以不改变基础结构,只改变截面布置,实现对消声器进行进一步的优化；通过改变消声器的两腔容积比,可以改善消声器的有效消声频率范围。然后利用叁维声学数值模拟分析了复杂消声器和其分解简单结构消声器的声学性能联系,发现复杂结构的消声器的声学性能在大部分频率范围是其分解的简单结构消声器声学性能特征的迭加。因此,根据已经分析的简单消声器的声学特性设计了四个方案的复杂叁腔消声器,再对四个方案进行叁维声学数值模拟分析,根据已知的发动机排气频谱进行了优化设计,对于该发动机频谱,方案3消声器的消声效果最好。最后,利用软件GT-Power和Star-CD分别对优化后消声器的插入损失和压力损失进行了模拟计算。插入损失的计算结果与前面计算的传递损失结果比较吻合,压力损失计算结果符合设计要求,说明前面优化设计的结果是合理的。
刘超海[8]2015年在《基于MATLAB仿真技术的消声器优化设计》文中指出随着我们国家更加富强,生活更加富裕,人们对汽车的要求也逐渐提高,除了基本的代步,还要求汽车能够更加舒适、安静,且具有良好的声品质。所以,汽车噪声的控制,特别是汽车排气噪声的控制,成为了汽车厂商们关注的重点和焦点。汽车排气噪声的控制离不开汽车消声器的研究工作,文章的研究就是围绕某汽车排气系统加速过程中噪声偏高和声品质较差的问题进行的。在对排气噪声控制基础理论进行研究的基础上,文章给出了消声器优化中涉及到的九种消声单元的传递矩阵。针对排气系统中存在的特殊结构凹孔板,自行推导出了其传递矩阵公式。结合MATLAB的GUI模块,开发了汽车消声器性能仿真系统。汽车消声器性能仿真系统不仅能够计算消声器的传递损失和压力损失,也能播放测试噪声的音频,并计算其噪声值。同时,系统也能够完成数据的输入、输出和相关数据的对比。然后,文章通过汽车消声器性能仿真系统对优化工作中涉及到的六种消声结构进行了声学特性的分析,并总结了各结构参数对消声性能变化的影响规律。最后,文章借助汽车消声器性能仿真系统进行某汽车消声器的优化。根据六种消声结构声学特性的分析结果,提出几种优化方案,通过系统计算其传递损失并对比,择优确定最终的优化方案。经过尾管噪声数值和主观评价的仿真验证及试验验证,确定优化方案符合要求,成功将排气系统的整体噪声水平降低了1.7dB(A)以上,并将1200rpm和2000rpm的噪声峰值降到了可接受的范围内。经过本次优化工作,该汽车排气系统噪声在数值和声品质两个方面都得到了较大改善。文章在消声器的优化过程中,综合运用了噪声的客观评价和主观评价。分析原排气系统性能时,通过噪声测试曲线和噪声测试音频,进行噪声的客观评价和主观评价;优化方案尾管噪声仿真时,利用GT-Power生成噪声曲线和音频进行噪声的客观评价和主观评价;试验验证时,针对试验车尾管噪声的数值和音频,进行了噪声的客观评价和主观评价。进行消声器优化时,噪声客观评价和主观评价综合运用,更加直观、实用,效果也更加突出。
蔡登辉[9]2012年在《复合式汽车消声器的声学特性研究》文中研究说明随着我国经济的快速发展，我国国民收入的不断提高，汽车作为一种快捷便利的交通工具进入人们的生活。同时，由汽车产生的交通噪声日益严重，噪声危害越来越受到关注。车辆的排气噪声是汽车的主要噪声源之一，排气消声器是控制汽车排气噪声的主要降噪装置，是目前最有效的汽车降噪方法。因此，排气消声器的消声特性直接影响到汽车的整车噪声质量。本文通过叁维声振软件的计算和分析，对消声器的声学特性进行系统研究。本文分析了目前国内外消声器的研究现状，为研究提供了方向；对消声器声学理论知识的研究，为消声器数学模型的建立及其降噪特性研究奠定了理论基础。文中采用有限元法计算分析消声器的声学特性。在CATIA中建立了单节扩张式消声器和复合式消声器的结构模型，利用有限元分析软件HYPERMESH对消声器的几何模型进行网格划分，最后将消声器的有限元网格模型导入到声振软件SYSNOISE中进行模拟仿真分析，对消声器的传递损失、声场分布和流速分布进行研究。通过计算分析单节扩张式消声器和复合式消声器的传递损失等声学性能，得出：一维平面波理论对高频噪声分析不适用；扩张比决定消声器传递损失的幅值，对消声器的消声频率带宽没有影响；扩张室长度能够改变消声器的消声频率带宽而对传递损失大小无关；复合消声器的声学降噪性能在多数频率范围是其内部简单消声元件声学性能的迭加；消声器在有流体流速作用时，传递损失趋势上与无流体流动时一致，通过频率有较大提高；在中低频时，复合式消声器有更好降噪性能。本文的研究内容为消声器的降噪性能分析和优化设计提供参考。
白晓天[10]2016年在《半主动阻抗复合式消声器声学与空气动力性能研究》文中提出随着科技的不断发展,人们对汽车的舒适性要求日益提高,其中汽车的振动噪声平顺度(Noise Vibration Harshness, NVH)作为影响汽车舒适性的一个重要因素逐渐成为了研究重点。消声器是汽车排气系统中的重要组成元件之一,其性能的好坏对排气系统甚至整车的性能评价起着至关重要的作用。作为影响汽车NVH性能的重要元件,消声器声学性能及空气动力性能的优化与提升对改善汽车NVH性能有着重大的研究价值,并对降低噪声排放,减少环境噪声污染有着深远的环境意义与社会意义。汽车排气噪声具有宽频带特性,且随着发动机工况的改变在全频段变化较大。而目前普遍应用的消声器受空间限制,结构单一固定,消声频带窄,对于发动机不同工况下的声源特性适应性差,无法满足日益提高的NVH性能需求。本研究首先针对传统二维解析法无法解决椭圆柱形消声器声学性能计算的问题,引入椭圆柱坐标系推导得出适用于椭圆形消声器声学性能求解的叁维分析法,并将理论计算值与实验测量值进行对比,证实了叁维分析法对于单腔及多腔椭圆形消声器的适用性与精确性。之后通过确定边界声反射透射条件将该方法推广到多腔,并将单腔与多腔消声器计算结果与测量结果进行对比,对消声器声学性能随腔数增多的变化趋势进行了归纳总结,分析了单腔与多腔计算结果与测量结果之间的误差产生原因,为进一步优化算法提供了参考。以叁维分析法为理论基础对阻抗复合式消声器的声学性能进行了研究,指出了影响阻抗复合式消声器声学性能的结构参数,并采用单一变量法系统地研究了每个结构参数对消声器全频段声学性能的影响情况。针对汽车排气噪声的宽频带特性,总结了阻抗复合式消声器中的高频段阻性消声作用与低频段抗性消声作用随消声器内部参数的变化规律,为提升消声器声学性能,拓宽消声频带提供了一个可选方向。针对被动式消声器对不同声源条件的适应性差的特点,提出一种可变内部参数式横流半主动阻抗复合消声器结构,可以通过调节其内部参数改变出口端剩余声量大小及频率特性。调节其内部参数,在不同声源条件下对其出口端剩余声量进行测量,对测量结果进行A计权滤波以模拟人的实际感受,分析滤波结果的幅值及频率特性,总结剩余声量随消声器内部参数的变化规律。通过计算不同频段内剩余声能量比归纳得出控制器动作边界条件,以保证半主动消声器对不同工况的适应性。针对被动式消声器设计过程中无法同时优化声学性能和空气动力性能的问题,提出一种可变内部结构式半主动阻抗复合消声器结构,可以通过调节可变结构件开启度实现内部气流模式的改变,并改变消声器的声学性能与空气动力学性能。通过实验对两个可变结构件开启度同步变化与非同步变化时消声器的消声量及压力损失进行测量,并总结消声量及压力损失随可变结构件开启度变化趋势。在此基础上确定半主动消声器在不同需求时的调节方式,以实现半主动消声器声学性能与空气动力性能的统筹优化。
参考文献：
[1]. 基于Virtual.Lab的汽车排气消声器性能仿真研究[D]. 袁启慧. 重庆交通大学. 2013
[2]. 乘用车排气消声器的设计与性能分析[D]. 程胜明. 华南理工大学. 2016
[3]. 汽车排气消声器性能分析及优化[D]. 黄一桃. 重庆理工大学. 2013
[4]. 汽车排气消声器叁维声场分析[D]. 辛超. 武汉理工大学. 2013
[5]. 汽车排气系统消声性能分析计算[D]. 饶建渊. 合肥工业大学. 2008
[6]. 发动机进气系统消声器的气动—声学性能研究[D]. 张晓东. 上海交通大学. 2007
[7]. 复杂消声器的叁维声学性能数值模拟及其优化设计[D]. 曹玉煌. 武汉理工大学. 2010
[8]. 基于MATLAB仿真技术的消声器优化设计[D]. 刘超海. 武汉理工大学. 2015
[9]. 复合式汽车消声器的声学特性研究[D]. 蔡登辉. 河南科技大学. 2012
[10]. 半主动阻抗复合式消声器声学与空气动力性能研究[D]. 白晓天. 沈阳工业大学. 2016
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