基于边界元法的二维变截面管道内部噪声传播分析

利用二维边界元计算程序,分别研究了扩张和收缩两种变截面管道内部噪声传播规律。结果表明:采用二次单元边界元方法进行计算时,单元尺寸小于1/6波长可使计算相对误差达到1%以下;变截面腔室长度为半波长整数倍时,变截面腔室前后的声压分布相同,且此时的传递损失最小;变截面管道的收缩比越小或者扩张比越大,对应的传递损失也越大,其消声特性越强;变截面管道的起始变化点对于消声特性没有影响,但透射声压会随之周期性产生峰值点。     

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。     

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。     

具有平均流管道消声器声学特性的三维边界元方法研究

针对具有平均流管道消声器的声学特性,采用边界元方法对一具有低马赫数流动的三维膨胀消声管道进行了数值模拟。为了求解方便,在计算中应用普朗特-格劳尔特变换将具有平均流的声传播方程化简为Helmholtz方程的形式。通过与其他文献的计算结果对比,发现该处理方式是有效的,且马赫数对低频范围内的传递损失特性影响甚微。当频率增加,随着流动马赫数的变大,消声管道的传递损失曲线向低频方向偏移,最大传递损失的变化程度与频率相关。此外,还进一步分析了膨胀腔内的高次波与声波频率和传递损失之间的关系。该计算结果可为管道消声器的降噪设计提供一定的理论依据。     

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.     

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.     

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。     

结构参数对抗性消声器消声性能的影响分析

通过对不同的模型仿真研究,分析消声器的扩张比、内插管长度、共鸣腔、扩张腔的个数等因素对消声器传递损失的影响.经COMSOL仿真分析表明,结构参数对消声器消声性能的影响明显.优化消声器的结构参数可以有效增加消声器的传递损失,为消声器的改进与设计提供有效参考.     

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。     

摩托车发动机排气消声器的研究与设计

本文分析了摩托车发动机排气噪声产生的机理，阐述了排气消声器的基本参数对消声效果的影响，系统地论述了摩托车发动机排气消声器的设计方法，给出了评价多级扩张式消声器消声量的传递损失计算公式。     

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。     

共振式消声器声学性能分析

在保持连接管结构形状及尺寸不变、共振腔容积不变的条件下，分析了单节共振式消声器腔体结构对其声学特性的影响。结果表明；共振式消声器腔体深宽比对其共振频率有较大的影响，截面宽高比有一定的影响，但相对较小。当腔体形状接近于立方体时，消声器共振频率最大，此时用集中参数模型估算消声器共振频率与实际值偏差最小，腔体深宽比减小或增大，共振频率均向低频方向移动，当腔体深度大于波长的10％～16％时，用一维轴向模型估算消声器共振频率与实际值吻合较好；随着截面宽高比的增加，消声器共振频率向低频方向移动，截面形状愈扁，共振频率变化幅度愈大。     

基于有限元法的抗性消声器声学性能分析

本文是针对不同结构常用摩托车抗性消声器做了有限元分析。在保持其它结构参数不变的情况下,分析了单节扩张腔消声器扩张腔的长度、直径以及进出口插入管对其声学性能的影响。首先建立单节扩张腔消声器的数学模型,然后采用有限元法对所建立的Helmholz方程进行求解。结果表明,插入管可以有效的改善单节扩张腔存在通过频率的缺点,且当进口插入管长度为l/2,出口插入管长度为l/4时消声量达到最大。分析结果为在短时间内选出最佳的消声器结构及相应的最佳尺寸参数提供了依据,而不必做大量的消声器加工和试验测试工作。     

粘滞媒质对摩托车加速噪声的影响分析

定量分析了气象条件对摩托车加速噪声的影响。分析频率范围为20Hz至9000Hz。应用粘滞媒质中的声波衰减理论,计算不同湿度、温度等气象条件下摩托车噪声在粘滞媒质中传播时的衰减量,分析了气象条件对摩托车加速噪声的影响。分析结果表明,与温度、大气压力、风速相比,湿度是摩托车加速噪声的最重要影响因素,在进行试验时需要进行严格的监控记录。这一结论为摩托车加速噪声试验提供了明确的理论指导,确保试验结果的有效性。     

UNSTRUCTURED GRID FINITE VOLUME ANALYSIS FOR ACOUSTIC AND PULSED WAVE PROPAGATION CHARACTERISTICS IN EXHAUST SILENCER SYSTEMS

Abstract

The unstructured grid finite volume method has been applied to predict the linear and nonlinear attenuation characteristics of the expansion chamber type silencer system. In order to achieve grid flexibility and a solution adaptation for geometrically complex flow regions associated with the actual silencers, the unstructured mesh algorithm in context with the node-centered finite volume method has been employed. The validation cases for the linear and nonlinear wave propagation characteristics include the acoustic field of the concentric expansion chamber and the axisymmetric blast flow field with the open end. Effects of the chamber geometry on the nonlinear wave propagation characteristics are discussed in detail.     

汽车排气消声器传声损失分析及改进

为对某自主开发新车型的排气消声器进行正向开发,对其进行传声损失计算分析及改进。首先,建立初步设计消声器内部声场的三维有限元模型并模拟其内部声场分布,三点法计算的消声器整体及各腔室的传声损失曲线表明,2 000~2 800 Hz为该消声器的薄弱频段,其中,直通多孔共振腔消声性能最差;然后,在控制消声器整体外形尺寸不变的前提下提出三种不同的改进措施并分析对比其传声损失,结果表明,改进方案"直通多孔共振腔直径增大10 mm,其他结构不变"效果最佳。     

双层管消声器的仿真分析

运用LMS Virtual.Lab对一穿孔管消声器进行仿真,仿真结果和试验结果吻合较好;在此基础上在膨胀腔的1/3处加一层穿孔管,并对不同穿孔率组合进行研究。结果表明:双层穿孔管消声器的声学特性在中高频率明显比原来单层消声器的要好。同时使用Fluent软件对其空气动力学性能进行研究,结果表明:改进后的消声器压力损失和原始的消声器并无大的差别。     

基于有限元法的抗性消声器声学性能分析

本文是针对不同结构常用摩托车抗性消声器做了有限元分析。在保持其它结构参数不变的情况下，分析了单节扩张腔消声器扩张腔的长度、直径以及进出口插入管对其声学性能的影响。首先建立单节扩张腔消声器的数学模型，然后采用有限元法对所建立的Helmholz方程进行求解。结果表明，插入管可以有效的改善单节扩张腔存在通过频率的缺点，且当进口插入管长度为1／2，出口插入管长度为1／4时消声量达到最大。分析结果为在短时间内选出最佳的消声器结构及相应的最佳尺寸参数提供了依据，而不必做大量的消声器加工和试验测试工作。     

小波动状况下简单式调压室水位波动分析

计算电站微小负荷变化导致水位小幅波动时,由于调压室水位波动情况复杂,需编制相应体型非恒定流计算程序来解决。根据简单式调压室基本方程推导出了解析法,应用泰勒展开式将引水道和调压室的动量方程的摩阻损失线性简化,通过求解常微分方程即可得出流量瞬时改变或流量随时间改变时调压室中的水位波动方程,进而可分析水位波动振幅的衰减并验证了调压室的稳定性。