4100QBZ发动机排气消声系统匹配研究及其声学特性分析

首先将不同容积大小的汽车排气消声器和各种不同参数尺寸的排气总管匹配成的若干组排气消声系统,并建立仿真模型.然后运用SYSNOISE软件得到其各频率下的传递损失和声压级分布,通过比较分析消声性能优劣得到了该系统的最佳匹配方案.并讨论了排气管对消声量的影响和消声器容积变化对消声量的影响.     

单级三腔式消声器声学性能分析

运用一维平面波理论分析无法准确预测复杂结构消声器的声学性能。为分析设计的单级三腔式消声器的声学性能,并进一步提升其消声量,根据声学有限元理论,建立了消声器内部声场的三维有限元模型。通过在两个腔体内增加插入管,分析了进口管道插入管、回流腔与回流板处插入管以及小孔扩散腔插入管对其传递损失的影响。分析表明:在扩散腔内增加插入管可以提高消声器的传递损失。以扩散腔内存在插入管时的模型为研究对象,分析了不同孔径以及穿孔率对传递损失的影响,结果表明:孔径以及穿孔率对传递损失的影响主要表现在高频段内。最终对设计的单级三腔式消声器进行试验测量,测量结果与数值模拟结果有很好的一致性。     

玻璃纤维对消声器消声性能的影响

建立消声器的三维模型,利用数值模拟的方法分析有无玻璃纤维材料时消声器消声性能的变化.同时分析玻璃纤维材料的直径、密度及直径和密度一起变化时对整个消声器消声性能的影响.结果表明,加入玻璃纤维可以显著改善消声器的消声性能,玻璃纤维的直径和密度对消声器的消声性能也有明显的影响.     

直通穿孔管消声器声学性能计算及分析

一维解析法和三维子结构边界元法被用于预测直通穿孔管消声器的消声性能,单腔直通穿孔管消声器传递损失的预测结果与实验测量结果比较表明：一维解析法只适合于消声器的低频声学分析;对于高频声学性能的精确预测需要使用三维处理方法,进而边界元法被应用于研究穿孔率和几何参数对直通穿孔管消声器消声性能的影响,增加穿孔率能够拓宽消声器的有效消声频率范围,中心管部分穿孔时,消声器的传递损失在平面波域内呈现出拱形衰减和轴向共振的叠加,合理选择穿孔段长度和位置以匹配共振和通过频率能够获得理想的宽带消声效果,使用双级膨胀腔能够大大改善直通穿孔管消声器的中频消声性能。     

结构声耦合对膨胀腔水消声器声学性能的影响

水消声器可以有效降低管路系统水噪声,为更加准确的预测水消声器传递损失,利用结构声耦合数值模型分析消声器内部声场,研究不同部位结构声耦合效应对充水膨胀腔消声器声学性能的影响规律.计算厚径比为1的充水膨胀腔消声器传递损失,并与刚性条件下的数值结果及理论结果进行比较,以验证方法的正确性;对比二维轴对称模型与整体计算模型的计算结果,验证基于二维轴对称模型分析的可行性.数值研究表明:本方法可以有效的预测水消声器传递损失;随着水消声器腔壁厚度的减小,弹性结构与流体的耦合程度增加,结构声耦合效应对水消声器的声学性能影响增加;周向腔壁的结构声耦合效应会造成膨胀腔消声器的传递损失曲线向低频方向移动;端部腔壁的结构声耦合效应会使消声器传递损失曲线出现反共振峰、共振峰,这与膨胀腔端板结构的固有模态相关;膨胀腔壁的结构声耦合作用使腔内声压在较低频段内出现三维高次波,增加消声量;管路结构声耦合效应对水消声器声学性能的影响不大.     

涡轮增压器出口消声器的性能预测和评估

为了更加有效地预测和评估某涡轮增压器出口消声器的消声性能,首先采用三维CFD法计算该消声器在无流条件下的消声量,用实验测量结果验证CFD模型的可靠性.进一步用CFD法计算了消声器有平均流时的传递损失,以便直观地分析消声器的声学性能,发现随着平均流马赫数和温度的提高,传递损失高值区间向高频区域移动.在发动机台架上测量了增压器低转速工况下消声器的插入损失,对比CFD方法计算的传递损失,评估了消声器在此工况下的消声特性.最后用CFD方法预估了消声器在发动机实际工况下的消声性能.     

基于Sysnoise的汽车进气消声器声学性能分析及结构研究

以声学软件Sysnoise为平台,综合运用有声学限元法及小波包分析理论,对基本消声单元的声学性能进行数值仿真分析;定性地描述Helmholts谐振腔的体积、主管尺寸等不同结构参数对消声器性能,即谐振频率和消声量的影响.根据仿真分析、噪声试验和发动机的实际空间来设计消声器,并最终确定消声器的结构,为降低汽车进气噪声打下良好的基础.     

排气消声器优化模型探讨

将噪声源、消声管路和外界组成一般排气系统,对消声器消声特性进行计算,运用传递矩阵法给出了消声器插入损失的数学模型,分析了消声器内压力的损失及消声器目标消声量的频带特性对消声器优化设计的影响,提出并建立了兼顾消声器各项设计要求的新优化设计模型。运用BorlandC 和Matclab对新优化设计模型进行了计算,并编制了优化软件,最后对计算模型的预测精度和优化效果进行了试验室动态试验,证实计算和新建优化模型理正确可行的。     

变腔深双层微穿孔板消声器的研究

本文对变腔深双层微穿孔板消声器进行了研究,提出了一种新的设计方法:即根据吸声系数最大原理选定双层微穿孔板消声器的腔深值。这种方法拓宽了消声器的消声频带宽度,改善了消声器的消声性能。这种设计方法已经实践检验,取得了良好的效果,从而证明这种方法是可行的。同时,本文还对双层傲穿孔板消声器的失效频率进行了讨论。     

基于CFX软件消声器的流体仿真分析

采用圆形截面将不同消声单元和阻性材料结合,建立了汽车复杂消声器的计算模型,并导入到ANSYSWorkbench中,通过CFX流体软件构建出复杂消声器的流体域并进行结构网格划分,在此基础上对消声器进行流体动力学数值仿真分析.通过流体仿真分析,来评价该消声器的结构合理性以及可行性,这也为以后消声器的设计与发展奠定了理论基础.     

排气消声器的边界元仿真设计方法

用边界元方法计算了某一摩托车排气消声器的消声性能。结果证明该边界元单元模型正确,计算方法合理。用声模态分析和声压分布图分析的综合方法分析了消声器产生消声低谷的原因,并利用长管道驻波的控制方法加以控制。这一方法对控制以轴向尺寸为主的消声结构的消声低谷非常有效。探索了一种消声器的设计和模拟分析方法。     

抗式消声器二次噪声的研究

为了研究气体流经抗式消声器时产生的二次噪声的声压级及频谱特性,通过Fluent软件对气流二次噪声的声压级及其随流速的变化规律进行模拟预测,并搭建带有抗式消声器的排气管路装置及尾端声压测试装置对排气管口的噪声进行监测.结果显示：气体流经抗式消声器时产生的二次噪声在整个频域内普遍存在,且为宽频带噪声,其量值随着流速增加而增加,但其增加的幅度随着流速的增加逐渐减小;在流速逐渐增加的过程中,高频段的噪声增加量总是高于低频段的增加量;气流速度的大小对消声器消声量产生一定的影响,气流速度越大,产生的二次噪声越大,其消声量越小,当气流速度大于一定值时,抗式消声器的消声量显著下降.     

汽车排气消声器的优化设计

用消声器传递矩阵分析法,对NJD433A柴油机的排气消声器的结构参数进行了优化设计.经对比试验表明,该优化设计方案效果是明显的,适于实际推广.     

预测消声器声学性能的时域非结构有限体积法

为了探讨时域有限体积方法(FVM)在消声器声学性能预测中的应用,采用交错非结构FVM求解线性声波动方程,并进行数值色散分析给出相应的稳定性判据,运用吸收边界条件改进时域脉冲法,并用于预测消声器的声学性能.利用该方法模拟外插管消声器传递损失,结果与商业软件SYSNOISE有限元计算结果、文献实验结果均吻合良好,证明该方法预测抗性消声器声学性能的准确性.分析2种出口管位置蒸汽消声器的声学性能,验证了该方法的正确性及对大网格数模型的良好适用性.     

空间薄膜反射镜圆薄膜模态分析

空间薄膜反射镜是一种空间应用新技术。聚酰亚胺圆薄膜的模态分析能够给薄膜反射镜夹持结构的设计和动态特性分析提供重要依据。通过对薄膜振动贝塞尔方程的求解,得到了300mm聚酰亚胺圆薄膜的前四阶振动频率,并利用ANSYS有限元仿真软件进行了模拟验证,求得了前四阶振型和相应振动频率。薄膜反射镜的固有频率很低,一阶固有频率为9.3Hz左右。这对于反射镜夹持结构和整个光学系统设计,以及载荷的施加、面形调整等提出了特定要求,以避免发生共振影响工作。     

30m望远镜三镜系统初步设计与分析

为保证30 m望远镜(thirty-meter telescope,TMT)聚集的光线顺利进入各个终端设备,设计了一套适用于30 m望远镜的精密跟踪指向三镜系统.该系统包含有基于Whiffle-tree原理的三镜支撑系统设计和采用地平式结构的跟踪指向系统设计2两个部分.通过参数化建模手段,在ANSYS中建立了系统的详细模型,联合Matlab完成了98个主要工况下的静力学分析后,对镜面面形结果以及结构变形情况进行了统计总结.最后将面形误差引入到ZEMAX中,分析了三镜面形变化对光学调制传递函数的影响.结果表明:98个工况下三镜位置与理想位置最大偏差为1.28 mm,系统的第一阶谐振频率为15.1 Hz,各工况下三镜面形精度均满足指标要求.三镜面形误差对系统MTF影响较大,但通过主镜主动光学校正后可以明显提高成像质量,满足使用要求.通过分析可知,该方案能够满足30 m望远镜项目的需求.探索与解决巨型望远镜的这些技术问题能够大大提高中国在超大口径光学望远镜上的设计和制造能力,并为建设中国下一代巨型望远镜积累丰富的经验.     

1780热连轧机机座系统的动力学分析

以1780热连轧机机组第五架轧机在轧制过程中发生振动为背景,建立其弹簧质量模型。利用AN—SYS软件对轧机机座系统进行动力学分析,计算出其各阶模态参数。第2,3,6阶主振型上下工作辊运动方向相反,第2阶主振型频率为124．62Hz,同三倍频振动特征有较好的吻合,易于形成轧制厚度波动。本文的研究可为轧机机座系统的动力学分析寻找出一条新思路。     

关于45GHz毫米波对矩形阻挡物的绕射研究

基于45 GHz毫米波室内通信测量对木板、镜子以及白铁板的阻挡绕射特性进行了研究.根据阻挡物材料的不同,分别提出三射线和四射线阻挡绕射模型.对12 mm厚的木板、6 mm厚的镜子以及0.35 mm厚的白铁板进行了矩形阻挡绕射测量实验.实验结果表明,在矩形木板阻挡下45 GHz毫米波的平均传输衰减系数约为-4.28 dB,其衰减测量结果与提出的四射线模型仿真结果平均误差为-0.02 dB.在0.35 mm厚的矩形白铁板阻挡下,45 GHz毫米波的平均传输衰减系数约为-18.2 dB.在镜子远离天线的情况下,面对发射天线时的平均传输衰减比背对发射天线时大1 ～2 dB,而在镜子靠近天线的情况下,其面对发射天线时测量的结果与白铁板阻挡下的衰减类似.     

Research on Sound Absorption Method of Perforated Tube with Shunt Hedge

分流对冲穿孔管吸声方法研究

张仁琪¹,朱从云¹,丁国芳¹,黄其柏²

（1.中原工学院 机电学院,郑州 450007;

2.华中科技大学 机械科学与工程学院,武汉 430074）

摘要：

消声器中排气气流速度是影响其整体性能的关键参数,随着发动机排气气流速度的逐渐增加,消声器内的再生噪声逐渐增加,导致消声器的吸声性能变差。为解决此问题,提出将排气气流进行分流与对冲来提高吸声性能的吸声方法。首先,通过使用锥形分流单元将气流进行分流,分流后的气流在穿孔管内腔发生对冲,从而降低气流流速提高吸声性能。通过对整体结构的消声子单元划分、传递矩阵的计算、传递损失自变量与因变量函数关系分析得到传递损失的影响因素与变化特性,并进行实验验证。实验结果表明：提出的分流对冲穿孔管吸声方法可在高速排气气流的情况下,始终维持稳定的传递损失,以入口气流流速从15m/s增加到45m/s为例,传递损失从26.5dB降低到24.5dB,降幅为0.075%,证明了提出的吸声方法具有良好且稳定的吸声效果。

关键词：再生噪声;分流与对冲;穿孔管;传递损失