穿孔管消声器声学性能三维时域计算及分析

将三维时域计算流体动力学(Computational fluid dynamics,CFD)法应用于计算有流情况下穿孔管消声器的声学性能。在消声器进口处施加脉冲信号与不施加任何信号的两种情况下,通过非定常计算分别得到消声器上下游监视点的时域压力值。同一监视点两次计算结果之差就是脉冲信号及其反射信号。使用快速傅里叶变换将时域声压信号转换到频域,计算出消声器的传递损失。对于直通穿孔管消声器和横流穿孔管消声器,使用三维时域CFD法计算传递损失,并与试验测量结果和频域法计算结果进行比较,以验证三维时域CFD法预测穿孔管消声器声衰减性能的准确性。分析气流速度和温度对横流穿孔管消声器传递损失的影响。结果表明,随着气流速度的增加,传递损失曲线向低频方向移动,多数频率处的传递损失有所增加;随着介质温度的升高,传递损失曲线向高频方向移动。     

考虑流场和温度场影响的内燃叉车排气消声器改进设计

针对某内燃叉车最高速排气噪声过大的问题,利用Fluent软件对排气消声器内流场进行了计算,并通过建立内流场数据与声学网格间的耦合关系,在声学仿真软件中计算得出了排气消声器在流场和温度场同时作用下的传递损失;依据声学仿真结果,针对内燃叉车排气消声器消声能力的不足,进行了改进设计和仿真计算,并通过内燃叉车排气噪声试验验证了排气消声器的改进效果。研究结果表明,改进后的排气消声器使内燃叉车排气噪声下降3.07 d B(A);气流流速的增大和温度的升高会使消声器的传递损失曲线向高频方向移动,且随着频率的增大偏移量变大,同时高频处的传递损失也有所增大。     

基于计算流体力学计算结果的穿孔管消声器声学性能研究

为了准确研究温度与气体流动对某轿车穿孔管消声器声学性能的影响,建立消声器的结构模型与内部流体域模型,并分别划分流体域的计算流体力学(Computational fluid dynamics,CFD)网格与声学有限元网格。利用Fluent软件对消声器内部的温度场与气流速度场进行仿真计算。通过网格映射的方法,将CFD网格上温度、气流速度等数据转移到声学网格中,以CFD计算结果作为声场分析的边界条件,应用声学软件LMS Virtual.Lab Acoustics对消声器内部声场进行数值模拟,得到传递损失曲线。研究结果表明,介质温度升高使传递损失曲线向高频方向移动;存在气体流动时传递损失曲线向低频方向移动,传递损失也有所增加,尤其是在20~200 Hz的低频段内变化较为明显,但总体来看变化幅度不大。     

穿孔段长度对微穿孔管消声器传递损失的影响分析

首先通过试验分析了燃料电池车用风机的噪声特性。然后对微穿孔管消声器传递损失的数值计算方法进行了试验验证。进而采用数值方法研究了微穿孔管消声器的穿孔段长度对其传递损失的影响规律。通过研究发现,在一定范围内,微穿孔管消声器的传递损失共振频率随穿孔段长度呈线性变化。研究成果为用于风机降噪的微穿孔管消声器设计提供指导意义。     

带阀消声器阀体开度变化的声学特性分析及应用

低频阶次噪声对排气噪声声品质有着重要的影响,带阀消声器成为消除排气低频噪声的手段之一。对带阀消声器进行试验分析和三维数值仿真,发现随着阀体开度的增加,共振器的共振频率向高频移动。进一步从实际带阀消声器结构中提取出一种可调声质量抗共振器子结构单元,采用三维数值方法和集总阻抗传递矩阵模型计算出不同开度下的阀体结构的声质量抗,建立共振器的集总阻抗模型。结果显示,阀体开度变化改变了共振器的声质量抗,而声质量抗是影响共振频率的关键因素,揭示出带阀消声器消除低频阶次噪声的机理。将带阀消声器和对比消声器进行实车测试。结果表明,带阀消声器起到跟踪消减低频阶次噪声的作用。     

流场中填充吸声材料夹层板结构与声腔的耦合特性

采用等效流体模拟吸声材料,建立外部流场作用下填充吸声材料夹层板结构与封闭空间声场的声振耦合模型,应用波动分析方法研究结构的声透射性能,分析入射声波入射角和方位角、流场流速和流向、夹层板几何尺寸和声腔深度等参数对填充吸声材料夹层板结构声振耦合特性的影响。计算分析表明吸声材料提高了结构的隔声性能;结构的隔声性能随着面板厚度和夹层厚度的增加而提高,且"板-等效流体-板"共振频率向低频移动;随着入射角、方位角、马赫数和空腔深度的变化改变了结构的隔声性能,驻波衰减频率和驻波共振频率随入射角和方位角的增大向高频移动,随空腔深度的增加向低频移动,顺流入射时随马赫数的增加向低频移动,而逆流入射时则移向高频。     

基于GT-Power的消声器声学性能分析计算

为了增大固定体积的消声器的传递损失,以穿孔消声器为例,通过设计计算,利用GEM3D建立了消声器的三维模型并利用GT-Power对建立的消声器三维模型进行声学性能分析,计算消声器的传递损失,通过对比不同穿孔率共振腔进气管的传递损失曲线,确定最合适的穿孔率,使消声器传递损失在整个计算频率范围内保持较大的值,为穿孔管消声器设计提供了理论依据。     

基于DOE和MIGA的消声器优化设计

高效率的设计出大消声量的消声器一直是车辆排气噪声控制中面临的难题。考虑到消声器优化过程中涉及参数较多,在消声器传递损失数值建模的基础上,采用试验设计(DOE)中的拉丁超立方设计对消声器参数进行分析,结合多岛遗传算法(MIGA)和传统遗传算法(GA)分别建立消声器在排气噪声单峰值频率和多峰值频率处的传递损失为目标的优化模型,开展消声器传递损失优化设计研究。结果表明:DOE方法能有效的辨识出各参数对消声器传递损失影响的大小,简化了消声器的优化模型。MIGA对消声器在单峰值频率和多峰值频率的优化都优于GA,且多峰值频率的优化好于单峰值频率的优化,能使排气噪声最大降低20.98 d B。     

支承对传动轴系稳态不平衡响应的影响研究

推导了基于经典梁的传递矩阵,用传递矩阵法分析了直升机水平传动轴的稳态不平衡响应。研究了粘弹性减振器的刚度和阻尼对水平传动轴系各元件一阶共振峰值的影响。结果表明,降低支承刚度,轴段的一阶共振峰值减小,支承处的振幅增大;增加支承阻尼,轴系中各元件的一阶共振峰值减小。减振器不仅提高了传动轴系的安全裕度,还减小了轴系的一阶共振峰值。     

基于多场耦合的汽车排气消声器声学性能研究

为探究弹性壁和非均匀温度场对消声器传递损失的影响,以某型简单扩张腔为例,应用Fluent和Virtual.lab软件进行了多场耦合仿真。结果表明:相对于刚性壁而言,声固耦合时消声器的传递损失会降低,且在某些结构模态频率处发生了跳变;高温下传递损失曲线两个拱形消声峰值间的频率间距增大,且进气口温度越高,增大越多;高温和声固耦合共同作用下的传递损失曲线既表现出声固耦合的现象,又有高温时的特点。