基于MCS和改进遗传算法的进气消声器优化分析

综合考虑发动机进气消声器声学性能和阻力特性,采用蒙特卡洛模拟(MCS),分别对基于传递矩阵和神经网络建立的进气消声器传递损失和压力损失数值模型进行参数贡献度分析,结合改进遗传算法(GA)对进气消声器进行单目标和多目标优化。研究结果表明:MCS方法有效辨识出参数L2,L4,L6,D2,D3,D4对传递损失和压力损失贡献都较大,简化了优化分析模型。基于神经网络建立的消声器压力损失数值模型精度较高,消声器压力损失大小的限制对进气消声器的优化结果影响较大。在满足压力损失的情况下,单目标优化能使进气消声器的传递损失在单个共振带中心频率处传递损失达到最大值,而多目标优化得到的进气消声器比原始进气消声器控制进气噪声最多降低5. 31 d B,在整个工况范围,进气噪声基本都有所降低,性能优于单目标优化的结果。     

基于LMS virtual lab的抗性消声器声学性能研究及优化

发动机排气噪声是工程机械最主要噪声源之一,为达到减小某工程机械用抗性消声器排气噪声目的,根据其结构参数建立了对应几何模型并用hypermesh软件建立了消声器内部声腔的声学三维有限元模型。利用LMS virtual lab的声学有限元计算模块对消声器进行了声学特性分析并进行了评价,通过改变消声器的结构研究了不同结构参数如孔径、腔体尺寸等对其消声性能的影响,总结出传递损失随结构改动的变化规律。以原消声器的声学性能为参考结合结构参数对其消声性能的影响规律提出提高传递损失的改进方案,按照相关噪声测试标准测量了优化前后的排气噪声,结果表明优化后的排气噪声声压级比优化前降低了1.6d B,证实了优化方案有效性。     

船用柴油机涡轮增压器的进气消声器性能分析

为更好地进行船用低速柴油机涡轮增压器进气噪声控制,以现有自行设计的径向进气消声器为研究对象,探讨了其性能预测方法,并进行了相应的试验验证.结果表明:消声器对压气机性能影响较大,压气机性能计算时应将其考虑在内;采用管道声模态法计算了消声器传递损失,主要降噪频段及降噪量结果与试验测量值一致,消声器可以有效抑制高频段的增压器进气噪声,离散单音噪声峰值明显降低.在增压器高转速时,消声器对中、低频段的多重单音噪声峰值抑制能力有限,在原有消声器结构中加入声衬,可以使消声器低频和高频声学性能得到进一步优化.     

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.     

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。     

GT-Power软件的微型车消声器设计与优化

采用GT-Power软件实现了对微型车CN100消声器的设计和优化。通过建立消声器消声性能与发动机工作过程的耦合仿真模型,完成了消声器声学性能和空气动力性的仿真分析。在耦合模型中,插入损失与压力损失可在一次计算过程中同时获得,减少了计算时间。采用仿真和试验验证相结合的方法,针对尾管总体噪声值和四阶噪声值高于设计要求,对消声器进行了改进,改进后尾管的总体噪声值下降了6.4 dB(A),基本达到了设计要求。     

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。     

前缘改形对翼型气动噪声特性影响

为得到高气动性能、低噪声的风力机专用翼型,基于参数化建模翼型,研究前缘外形对风力机翼型气动性能及气动噪声的影响规律。通过分离涡模拟方法和声学类比方程建立噪声预测方法。针对非对称翼型S809通过样条函数参数化处理前缘改形进行气动噪声计算。结果表明:翼型压力面前缘加厚,对翼型升阻力系数无明显影响,但大攻角时翼型周围压力分布均匀,流动相对稳定,且气动噪声声压级低于原始翼型,随压力面厚度增加气动噪声越大;吸力面加厚使得翼型升力系数增大,阻力系数减小,能抑制翼型失速时尾缘涡与前缘涡的生成,变形量越大气动噪声越小;翼型前缘上弯,翼型在失速区升力系数减小,阻力系数增大,流动越加不稳定,声压级随着攻角的增加呈递增趋势;翼型前缘下弯,翼型处于失速区升力系数增大,阻力系数减小,能抑制流动分离,未生成前缘涡和尾缘涡,当前缘下弯不变时,随加厚厚度增加翼型声压级呈减小趋势,且前缘下弯翼型声压级小于前缘上弯。     

分流气体对冲排气消声器压力损失模型研究

进行了分流气体对冲排气消声器压力损失数值计算,试验验证了计算方法的准确性,采用Design-Expert设计了压力损失试验,建立了压力损失与试验因素(内腔直径、对冲孔形状、对冲孔中心距、内腔分流单元锥角和气流速度)之间的数学模型,得出了不同变量对压力损失的二阶交互作用响应面,深入分析了变量间的交互影响关系.结果表明:内腔直径和流速是影响压力损失的主要因素,随着流速的增大,压力损失显著增大;随着内腔直径的增大,压力损失先缓慢减小后快速增大;对冲孔形状为矩形时,压力损失较小;对冲孔中心距和内腔分流单元锥角对压力损失影响较小.以压力损失为优化指标,得到了最佳试验条件,研究结果为该类消声器设计理论研究及优化设计提供了参考.     

某舰用燃气轮机舷侧进气系统性能试验研究

与燃气轮机常规进气方式相比，舰用燃气轮机舷侧进气系统对风速、风向等环境条件更为敏感，从而影 响整体性能表现。为验证某舰用燃气轮机舷侧进气系统在不同进气方向下总体性能是否满足设计要求，本文搭 建了该进气系统比例模型，并在其中布置了滤清器、稳压室、消声器等损失部件模型，对舷侧进气系统在5个常 见的进气方向下的整体性能表现进行了试验研究，对M进气方向下7个关键截面上流场进行了详细测量。试 验结果发现，进气方向明显影响舷侧进气系统性能，进气方向垂直于百页窗时进气系统总阻力损失最小。进气 系统中前端部件，如百叶窗、滤清器、稳压室等部件流动损失受进气系统的影响较为明显，消声器等进气系统尾 端部件的流动损失基本不受影响。速度场测量结果表明，进气方向同样会影响进气系统出口截面上流动畸变情 况，变化趋势与进气系统总阻力损失变化趋势基本相反。试验结果表明，在不同进气方向下，舷侧进气系统设计 方案的总阻力损失、出口截面畸变、主机功率损失均满足设计要求。     

预测柴油机排气消声器消声量试验方法研究

采用白噪声信号作为标准声源的输入信号，在常温无气流条件下对消声器实物模型进行了静态放声试验。使用消声器倍频程消声量的测量结果，并应用相似准则，推算出消声器在高温条件下各频带的消声量，从而计算出消声器的总消声量。将此方法应用于某一型号船用高速柴油机排气消声器，将通过放声试验推算的结果与实际配机试验的倍频程数据进行对比分析，结果表明该方法用于预测消声器消声量是可行的。     

摩托车噪声屏蔽隔声技术的研究与应用

阐述了屏蔽隔声技术理论,并应用该理论对某125mL摩托车进行试验研究。通过在摩托车进气口加装屏蔽隔板和吸声材料,进气口辐射噪声分别下降了0.7dB和1.2dB,这与理论预测隔声量相吻合。试验结果表明屏蔽隔声能有效地抑制摩托车噪声,是控制噪声的有效途径之一。     

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。     

内燃机排气消声器多物理场分析及改进设计

对某微型客车排气消声器进行了流场、温度场和声场分析,发现了原消声器设计中存在的低频消声量不足和气流再生噪声偏大的问题,并进行了改进设计.适当增加消声器容积并设计一个共振腔以提高低频消声量;合理布置消声器内部结构以降低气流流速,同时在消声器出口加强了吸声措施.对改进后的消声器进行了插入损失试验评价,各个转速下的插入损失都达到20 dB以上,比原消声器有很大提高;车外加速噪声也降低了3.1 dB.     

三级增压级试验件性能试验研究

本文针对大涵道比涡扇发动机增压级部件关键设计技术,对某型三级增压级试验件进行了总性能试验、级间参数测量试验、进气压力畸变试验以及声学测量试验等多项研究,深人分析了其试验数据。试验结果表明：增压级性能在全工况下达到或超过设计要求,级间匹配性能良好;综合畸变指数随着进口马赫数的增加而增加,跟均匀进气时相比,畸变时稳定工作边界向右下方偏移,喘振裕度相应减小：低转速时,增压级噪声的主要成分是叶片通过频率（BPF）及其谐波,但在低频区间上,许多离散的非BPF谐波分量也具有很大幅值,随着转速的提高,噪声频谱中的主要成分更加集中到BPF及其谐波分量上。     

Numerical and experimental study on aerodynamic performance of small axial flow fan with splitter blades

To improve the aerodynamic performance of small axial flow fan, in this paper the design of a small axial flow fan with splitter blades is studied. The RNG k-ε turbulence model and SIMPLE algorithm were applied to the steady simulation calculation of the flow field, and its result was used as the initial field of the large eddy simulation to calculate the unsteady pressure field. The FW-H noise model was adopted to predict aerodynamic noise in the six monitoring points. Fast Fourier transform algorithm was applied to process the pressure signal. Experiment of noise testing was done to further investigate the aerodynamic noise of fans. And then the results obtained from the numerical simulation and experiment were described and analyzed. The results show that the static characteristics of small axial fan with splitter blades are similar with the prototype fan, and the static characteristics are improved within a certain range of flux. The power spectral density at the six monitoring points of small axial flow fan with splitter blades have decreased to some extent. The experimental results show sound pressure level of new fan has reduced in most frequency bands by comparing with prototype fan. The research results will provide a proof for parameter optimization and noise prediction of small axial flow fans with high performance.     

9E燃气轮机进气系统流动损失分析

压气机进气压力损失对燃气轮机机组的性能有一定的影响,而为保证机组安全运行,在进口安装空滤,随着空滤使用时间的增加,空滤的流动损失在进气总损失的比例越来越高,导致做功能力的下降。通过分析和对比9E型燃气轮机的进气系统各部件的流动损失,特别是分析空滤系统的流动损失,为空滤系统的清洗和更换提供参考。     

柴油机微粒过滤器的压降与声传播特性研究

为了深入了解柴油机微粒过滤器的声学特性,揭示声波在微粒过滤器中的传播规律,在考虑微粒过滤器的结构尺寸对声波传播影响基础上,建立了柴油机微粒过滤器的声学模型,计算了微粒过滤器的插入损失和传递损失。在稳流试验台上进行了微粒过滤器的压力损失与流量测试试验,运用测得的数据计算了微粒过滤器的渗透率。同时在全消声实验室中测试了微粒过滤器的插入损失,将测试结果与计算结果进行对比,证明了声学模型的正确性。     

带有冷气掺混的三级透平气动性能数值研究

借助NUMECA数值仿真软件,以某型燃气轮机的三级透平作为计算模型,对其在冷却气体掺混前后的流场进行了数值模拟。考虑到工质物性的影响,采用了变比热高温燃气作为计算工质。同时,针对燃气轮机透平进口的变工况问题,选取不同的透平进口总压值进行数值计算。结果表明,冷却气体的加入使得级损失增大,每列叶片流道出口速度或相对速度减小,下游叶片进口气流角减小;在三级透平冷气掺混时改变进口总压值,每列叶片流道的进口气流角几乎不变,除第三级动叶的激波损失与尾迹损失增大外,其余叶片流道的能量损失变化不明显。