有三维势流时消声器声学特性预测的有限元法

将有限元法应用于预测有三维势流时管道和消声器的声学特性,推导了三维势流中声传播问题的有限元法计算公式,给出了管道和消声器声学特性的计算方法和数值实施过程.与传统的声学有限元法相比,新方法考虑了声学控制方程中气流马赫数二阶小量的影响,因此适用于求解具有较高马赫数亚音速流中的声传播问题.使用三维有限元法首先计算了管道的四极参数,并与一维解析解比较验证了新方法的正确性和精度,然后使用三维有限元法计算双级膨胀腔消声器的传递损失.数值计算结果表明:随着气流马赫数的增加,消声器传递损失曲线向低频方向移动,因而改变了各频率下的消声量.为了精确预测消声器的声学特性,三维势流对管道和消声器内声传播的影响应该加以考虑.     

变截面管道消声特性的边界元方法研究

针对管道消声器的消声特性,采用边界元方法研究了变截面管道对消声器消声特性的影响.分析了不同形式的膨胀室和最大扩张截面位置对管道消声特性的影响规律.计算结果显示:直线和圆弧模型的膨胀室消声器在850~1 000 Hz范围内的消声特性优于矩形膨胀腔,而膨胀室截面最大扩张位置对传递损失的影响是关于扩张段中心相对称的;当最大扩张截面位于消声器两端时,传递损失在频率大于1 100 Hz时变化不大.研究可为消声器的设计提供一定的参考.     

内燃机排气消声元件声学传递特性研究

本文探讨了声波在消声管道中的传播特性,建立了内燃机排气消声器常用消声元件的声场传递矩阵,并通过几种消声器在两种内燃机上的插入损失试验结果,验证了理论计算的正确性。     

一种特殊结构消声单元的声学性能预测与分析

以一种锥形环结构的消声单元为研究对象,利用一维声波理论推导了其传递矩阵,通过数值计算和试验验证获得了该结构的传递损失.同时利用计算流体动力学(CFD)软件对锥形环结构的压力损失和湍动能与传统消声单元进行了仿真对比.结果表明:锥形环结构消声单元在锥角较小时可抑制低频噪声,随着锥角增大,消声频率逐步向高频方向移动.由于结构简单,其压力损失较小,不易产生湍流,该结构用在消声器前端起到分流、导流作用,再与其他传统消声单元相耦合,有助于进一步提升消声器的综合性能.     

穿孔管消声器有流声学性能的数值预测

应用穿孔声阻抗新模型和有流三维有限元方法,预测穿孔管消声器的传递损失,并在消声器试验台上采用双负载法测量消声器的传递损失,预测结果和试验结果吻合良好,表明穿孔声阻抗新模型适用于穿孔管消声器有流声学性能预测。穿孔管消声器传递损失结果显示,随着气流马赫数增加,消声频带有向高频段延伸的趋势,同时通过频率处和高频范围的传递损失也有明显提高。     

小型发电机组消声器声学特性分析及优化

利用声学计算软件Virtual．Lab Acoustics对复杂的小型汽油发电机组消声器的内部声场进行数值计算,得到消声器的传递损失,与消声器各腔体的传递损失进行对比,找出消声器传递损失特征与各腔体关系,针对排气噪声提出传递损失改进目标,优化消声器结构参数,提高了消声器的消声性能。该方法为消声器设计改进提供了较好的参考。     

对冲孔对分流气体对冲消声单元压力损失的影响

笔者分析了对冲孔形状和位置对分流气体对冲消声单元压力损失及传递损失的影响.结果表明:对冲孔的形状为矩形,对冲孔中心距取平均时(最大极限中心距和最小极限中心距的平均值),消声单元压力损失最小,传递损失较大,即具有较好的综合性能.利用数值模拟法和实测法对新型消声单元的压力损失和传递损失进行了计算,并与某型单缸柴油机原装消声器进行了性能对比试验.结果表明:入口流速为30,m/s时,新型消声单元与原装消声器相比,压力损失减小15.3%,,平均插入损失增大3,d B,验证了新型消声单元原理的可行性,为该类消声单元设计理论研究及优化设计提供了参考.     

抗性消声结构声腔模态对其消声特性的影响研究

为分析抗性消声结构声腔模态对消声器消声性能的影响,以典型3种抗性消声结构为对象,基于有限元法计算了其传声损失及扩张腔室的声模态,分析了扩张腔室声模态和进出口管位置对传声损失的影响规律。研究结果表明:扩张腔室的声模态和进出口管布置对抗性消声结构传声损失的影响非常显著。只有在极低的低频范围内,抗性消声结构的传声损失与基于一维平面波理论模型的传声损失结果才相吻合,进出口管布置位置对传声损失的影响才较小。消声器的进出口管布置位置对腔室的高阶声模态抑制和激发有重要影响,将进出口管布置在扩张腔室声模态节点区域能显著改善消声器中高频消声性能。对某汽车消声器进行改进设计,改进后平均传声损失提高了15.8dB。     

SYSNOISE软件在消声器传递损失特性分析中的应用

SYSNOISE是一大型的声学分析专用软件.运用SYSNOISE软件可以对消声器的传递损失进行有限元分析.获得消声器内部的声压分布情况和传递损失随频率的变化关系,从而预测消声器的消声效果.     

降低增压汽油机HISS声的研究

某涡轮增压汽油车加速中存在明显的嘶嘶(hiss)声,通过道路试验测量进气管口和车内驾驶员右耳处声压频谱,确定其宽频嘶嘶声声源为涡轮增压器的hiss声。设计一个高频消声器针对性地削弱hiss声频率区域,计算了其无流条件下的传递损失,并用两负载法实验加以验证,2者结果基本一致,确定其1 500~8 000 Hz频段内的消声能力。最后对安装消声器前后的进气口和车内噪声的测试结果进行了对比分析,结果表明:该消声器在目标频率区域内具备显著的消声能力,并且车内主观感受加速嘶嘶声改善明显。     

用特征线法和传递矩阵法解析预报柴油机排气噪声

本文介绍纯解析预报多缸柴油机排气消声系统声学性能的一般步骤。在此方法中,通过用特征线法计算柴油机排气的不稳定流动过程和依靠所谓双负载法确定柴油机的声源强度和阻抗特性,然后利用传递矩阵法预报柴油机排气系统出口的辐射噪声级和消声器的插入损失。对一台四缸柴油机进行计算,其计算结果与实测数据相吻合。     

柴油机消声器基本消声单元消声特性研究

基于GT-Power软件对柴油机排气消声器的扩张腔、穿孔管、穿孔板等基本消声单元的消声特性进行了仿真研究。讨论了扩张腔的进、出口插入管、穿孔管的孔径、穿孔区域在腔体的位置以及穿孔板在消声器腔体中的位置对消声器传递损失的影响。研究结论对柴油机消声器的合理设计具有重要的参考意义。     

基于SYSNOISE软件的穿孔管消声器声学性能分析

为减小穿孔管消声器模型的复杂性,通过在SYSNOISE软件中定义阻尼传递矩阵对穿孔管进行模拟,仿真结果与Sullivan和Crocker预测和试验测量结果吻合良好,验证了方法的可行性与正确性。通过对不同穿孔率和不同尺寸的穿孔管消声器的消声特性的比较,得出结论:穿孔管消声器的消声特性在k₀l值较小时与共振腔消声器的消声特性类似,在k₀l值较大时与扩张室消声器的消声特性类似。     

插入管消声器传声损失数值计算方法对比及参数分析

通过对比消声器传声损失的3种计算方法,发现基于三维数值计算的三点法是消声器性能预测的简便方法.在消声器扩张室直径和长度不变的情况下,分别采用三维有限元法和边界元法,对插入管长度变化的扩张式消声器声学特性进行了计算和分析.结果表明:有限元法和边界元法的计算结果都和试验值吻合良好,采用有限元法能节省大量计算时间,不过处理复杂结构消声器的有限元网格模型需要的劳动强度和时间要大些.消声器消声域的数量随插入管长度的增大而增多,而消声峰值频率降低,为消声器的设计优化提供了依据.     

催化转化器对消声器插入损失计算结果的影响分析

研究了催化转化器对消声器插入损失计算结果的影响。研究发现,对应含有催化转化器的排气系统,随着催化器个数增加,无论使用何种声源阻抗模型,计算得到的消声器插入损失都很接近,即消声器的插入损失与带有催化转化器时的排气声源阻抗相关性很小。具体表现在插入损失的结果在中高频的重合度越来越高,低频的波动越来越小。虽然在低频段仍有差异,如要得到更为精确的结果仍需提取声源特性,但在工程应用上此差异可以忽略。根据该规律建立了消声器插入损失时域上的非线性仿真方法,新方法简化了消声器插入损失的计算模型,同时可以考虑温度和气流对插入损失的影响,具有较高精度。     

柴油机净化消声器声学性能仿真分析与结构改进

为了提高某型柴油机净化消声器的消声性能,利用GT-Power软件中的Muffler模块对其进行建模,同时进行传递损失的计算。针对原模型消声性能存在的不足,通过对其结构和消声单元的改进,在其内部采用不同隔板方案、改变穿孔管长度及数目和催化载体的密度,并对改进结构进行数值计算。与原始消声器相比,改进后的消声器消声效果良好。     

排气消声器消声性能优化设计研究

首先基于COMSOL软件建立了某型消声器的声学仿真模型,然后研究了消声器的主要结构参数对其传声损失的影响,最后基于正交试验理论对消声器的结构参数进行了优化设计研究。研究表明,在低频区域消声器的外壳直径和声腔个数对消声器传声损失的影响并不明显,随着排气噪声频率的增高,外壳直径和声腔个数对传声损失产生了较明显的影响;随着消声器直通管直径的减小,消声器的传声损失逐渐增加,与原消声器相比,正交优化设计后的消声器的消声性能得到了明显的提高。     

基于CFD的半主动排气消声器消声性能研究

低速气流时,分别进行了半主动消声器的消声性能理论计算和三维有限元法数值计算.计算结果表明:阀门关闭,半主动消声器能很好地进行低频消声,尤其能进行发动机基频为43Hz及其3倍频的消声.高速气流时,消声器的内部流场分析表明:阀门打开,增大了流通面积,降低了气流速度,压力损失减少了约6倍,从而有效降低了喷气噪声和湍流噪声.     

穿孔引气管声学特性矩形脉冲法模拟及试验

基于计算流体动力学(CFD)的矩形脉冲法计算消声结构的声学特性。首先,计算单腔穿孔结构的静态传递损失(TL),并研究各结构参数对声学特性的影响规律;之后,采用矩形脉冲法计算无流条件穿孔引气管的传递损失,并与有限元法计算结果相对比,验证其正确性;然后,研究平均流对穿孔引气管传递损失的影响,发现逆向气流使TL峰值略往低频移动,而在幅值上无明显的变化规律;最后,安装穿孔引气管进行整车道路试验。结果表明:无论加速、急加-减速工况下,优化后进气管口噪声均得到明显的衰减;尤其在500~1 600Hz 1/3倍频程带内,"泄气声"成分声压级值降低达18dB(A)左右,总值降低达10.3dB(A)以上,特定频率处消声效果显著。     

排气消声器消声性能仿真分析

本文利用GT-POWER软件对一款摩托车排气消声器的插入损失进行了数值模拟。通过分析试验得到消声器的消声频率特性,建立消声器模型并对发动机模型进行验证后,计算了排气消声器的插入损失,取得了计算结果与试验值吻合的良好效果。