混合膨胀腔消声器声学性能时域CFD分析

将三维时域CFD法应用于计算混合膨胀腔消声器声学性能。首先介绍了三维时域CFD法的计算原理与过程。接着使用该方法预测了混合膨胀腔消声器传递损失,时域法计算结果与实验测量结果、有限元法计算结果吻合良好。计算结果表明,流阻率对混合膨胀腔消声器消声性能有显著影响。     

抗性消声器传递损失预测的三维时域计算方法

将三维时域计算方法应用于计算无流和有流条件下抗性消声器的传递损失,具体过程为:首先在消声器进口施加压力脉冲信号,然后通过三维非定常流体动力学计算获得消声器上游和下游的压力波动,最后由快速傅里叶变换将时间域的入射压力信号和透射压力信号转化到频率域,从而计算得到消声器的传递损失。使用该方法计算了无流和有流条件下抗性消声器和穿孔管消声器的传递损失,数值计算结果与文献中的实验测量结果吻合良好。     

《有流船用排气消声器声学性能分析》

用发展的双倒易边界元法考察了气流对双级膨胀腔消声器消声性能的影响，结果表明较高马赫数亚音速流的影响不可忽略。同时总结了内插管数量，进口位置和导流环结构对消声器传递损失的影响规律，具有一定的实用价值。     

柴油机排气消声器阻力损失和温度场特性研究

采用计算流体力学有限体积法对两种结构的消声器内部流体流动状况、阻力损失、温度场分布进行数值仿真计算及分析.结果表明:消声器内部流场是一个紊乱的三维流场,具有两个中连管的双扩张腔消声器由于气流的转折,其阻力损失比有一个中连管的双扩张腔消声器大大增加.通过在各截面突变处设置管口导流环会有很好的降阻效果.同时通过将消声器和外界环境作为耦合传热系统进行数值模拟,计算双级膨胀式消声器的温度场,并研究绝热包覆层和外界气流速度对消声器温度场的影响,其计算结果对实际消声器的设计有一定的参考作用.     

穿孔管消声器消声性能的有限元计算及分析

使用有限元法计算穿孔管消声器的传递损失,并与实验测量结果进行了比较,二者吻合良好。穿孔率 相同而孔径不同的两个穿孔管消声器的传递损失与具有相同直径和长度的简单膨胀腔消声器的传递损失比较表 明,穿孔管对消声器的低频性能影响较小,而对中频消声性能影响很大、对高频消声性能影响有限。     

消声器中频声学性能数值预测与实验测量研究

采用有限元法计算内部声场,根据管道声学模态理论分解出模态声波,进而计算出消声器的传递损失。采用相同的原理,通过多传声器声波分解法对简单膨胀腔消声器进行实验测量,实验测量结果与数值预测结果吻合较好,并将消声器传递损失的数值预测和实验测量的有效频率范围拓展到平面波截止频率以上。     

同轴抗性消声器声学和阻力特性的数值计算与分析

使用三维数值方法计算同轴膨胀腔消声器和直通穿孔管消声器的声传递损失和流动阻力损失，详细研究了进出口管插入膨胀腔内部长度以及进出口的结构形状对消声器传递损失和阻力损失的影响。采用锥形和指数形进出口管、进出口导流环以及穿孔管均能有效地降低流动阻力损失，而对消声器的低频消声性能影响较小，但对中高频消声性能影响很大。     

运用模态叠加法研究扩张式消声器的传递损失

采用声学模态叠加法建立单腔扩张式消声器传递损失计算模型,然后通过Matlab编程实现单腔扩张式消声器传递损失的数值计算。在此基础上,比较声学模态叠加法、有限元法和基于平面波假定的经典公式法在计算单腔扩张式消声器传递损失上的差别,研究单腔扩张式消声器膨胀段尺寸对传递损失的影响。结果表明,对于平面入射波,声学模态叠加法可用于单腔扩张式消声器各频段传递损失的计算;增大膨胀段的半径能有效提高低频段的传递损失,但对高频段的影响较小;随着膨胀段宽度的增大,传递损失的峰值向低频移动,传递损失最大的频段向高频移动。     

基于计算流体力学的排气消声器设计

介绍了一种基于CFD的消声器设计方法。首先运用CFD软件模拟了简单膨胀腔的传递损失,并与声传递矩阵法的解析解和三维声边界元法的计算结果相比较,证明了该方法的可靠性;利用该方法设计了某型柴油机的新型排气消声器,将该型柴油机的排气噪声降低了4.2dB（A）。     

非均匀流条件下穿孔管消声器传递损失计算方法与特性分析

实际应用中的消声器通常具有比较复杂的内部结构,其内部流体速度分布不均匀,而且消声器内部的回流管路和穿孔元件使得消声器内部的流体流动更加复杂,其消声性能不可避免地受到流体流动的影响。为了计算非均匀流条件下穿孔管消声器的传递损失,应用计算流体力学(Computational Fluid Dynamics, CFD)软件FLUENT计算消声器内部的流场,然后将流体属性通过网格映射的方式转移到LMS Virtual Lab声学有限元模型中,并且选用不同的穿孔阻抗模型计算消声器的传递损失,计算结果与实验测量结果进行了比较。文章对消声器内部流场的流动特征也做了仔细地分析,并研究了气体流速对消声器传递损失的影响,随着气体流速的增加,消声器的传递损失会增大,共振峰的峰值会减小。     

Boundary element acoustic analysis of hybrid expansion chamber silencers with perforated facing

The substructure boundary element approach is developed to predict and analyze the acoustic attenuation characteristics of hybrid expansion chamber silencers with perforated facing. The silencers are divided into a number of acoustic domains with single medium (air or sound-absorbing material), and treating the sound-absorbing material as an equivalent fluid with complex-valued density and speed of sound (or complex-valued characteristic impedance and wavenumber), and then the boundary element method (BEM) may be applied to each domain leading to a system of equations in terms of acoustic pressure and particle velocity. Using the specific acoustic impedance of perforate, which takes into account the effect of sound-absorbing material, the relationship of acoustic pressures and particle velocities between the inlet and outlet of silencer may be obtained and then transmission loss is determined. For the straight-through perforated tube reactive and dissipative silencers, the predictions of transmission loss agree reasonably well with experimental measurements available in the literature, which demonstrated the applicability and accuracy of the present approach. The BEM is then used to investigate the effect of internal structure on the acoustic attenuation characteristics of hybrid expansion chamber silencers with perforated facing. The numerical results demonstrated that the hybrid expansion chambers may provide higher acoustic attenuation than the reactive expansion chamber in the mid to high frequency range.     

排气消声器传递损失的实验测量与分析

介绍消声器传递损失的测量方法,包括声波分解法、两负载法、两声源法和脉冲法。在消声器声学性能试验台上采用两负载法测量无流和有流时简单膨胀腔和直通穿孔管消声器的传递损失。测量结果表明：穿孔率对穿孔管消声器低频消声性能影响较小,对中高频消声性能影响较大,增加穿孔率能够拓宽穿孔管消声器的有效消声频率范围;气流对直通穿孔管消声器的声学性能有一定影响,穿孔率越低影响越大,随着流速的增加,低频段传递损失变化不大,高频段的传递损失显著增加。     

基于CFD的滚动活塞压缩机泵腔气流噪声分析

针对滚动活塞压缩机泵腔气流噪声问题,提出了基于CFD数值模拟的分析方法。采用动网格技术进行了泵腔流动模拟,发现了湍流强度较大的旋涡流动并确定了其位置和形成机制,再以泵腔壁面所受的气体力比较评价湍流激励的幅频特性。结合实验对泵腔有无消音孔的两种情况进行了对比分析,解释了消音孔的降噪原理,验证了该方法的有效性。在此基础上提出了控制泵腔流动和噪声的建议     

均匀流直通穿孔管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均匀流存在时直通穿孔管消声器的声学特性,推导了考虑运流效应的有限元法计算公式,并给出了声学特性的计算方法和数值实施过程。传递损失数值计算结果表明,随着气流马赫数的增加,消声器中高频的消声量有所增加。为精确预测直通穿孔管消声器的声学特性,流速对消声器内声传播的影响应加以考虑。     

部分穿孔管消声器声学性能有限元分析

穿孔管消声器因具有良好的声学性能和较低的压力损失而被运用于消除内燃机排气噪声。通过运用有限元法研究部分穿孔消声器穿孔率、插入长度、周向和轴向穿孔分布、扩张腔直径等设计参数对消声器消声性能的影响。得到如下结论:穿孔率增大、插入长度变短会引起低频共振峰向高频方向偏移;穿孔率增大、扩张腔直径减小都会引起有效消声频率范围的拓宽;穿孔的轴向、周向分布对消声器消声性能没有影响。     

排气消声器温度场数值仿真与分析

建立消声器和外界环境的耦合传热计算模型,并使用Fluent软件计算简单膨胀腔消声器的温度场,分析消声器内外温度分布的形成原因及气流速度对温度场的影响。在此基础上,计算双进口消声器在某一工况下的温度分布。     

燃气轮机进气系统性能仿真分析

进气系统噪声是燃气轮机主要噪声源之一。应用计算流体动力学和声学有限元法分别对燃气轮机进气空气滤清器和进气消声器的流动阻力和消声特性进行计算和分析。研究不同结构参数对进气系统空气动力性能和消声性能的影响,用于指导燃气轮机进气系统的优化设计。     

Experimental and numerical investigation of the effect of shock wave characteristics on the ejector performance

The entrainment performance and the shock wave structures in a three-dimensional ejector were investigated by Computational Fluid Dynamics (CFD) and Schlieren flow visualization. The ejector performance was evaluated based on the mass flow rates of the primary and secondary flows. The shock wave structures in the ejector mixing chamber were captured by the optical Schlieren measurements. The results show that the expansion waves in the shock train do not reach the mixing chamber wall when the ejector is working at the sub-critical mode. Decreasing of the shock wave wavelength increases the secondary mass flow rate. A three-dimensional CFD model with four turbulence models was then compared with the experimental data. The results show that the RNG k-ε model agrees best with measurements for predictions of both the mass flow rate and shock wave structures.