车用内插管式消声器声学性能的研究

针对内燃机排气系统噪声给人耳带来的不舒适问题,通过实验测试研究了排气系统上游端的声源特性,根据其低频阶次的特征选择了传递矩阵法和有限体积法预测消声器的传递损失,实验验证这两种方法对研究消除排气压力脉动噪声有效。通过进一步研究内插管式消声器的消声性能,发现适当地改变内插管的长度能够有效地消除通过频率和改善特定频段消声效果。     

弹性结构的非结构网格有限体积数值模拟

为了分析复杂结构动力学以及应力波传播问题提出一种基于非结构化网格有限体积法的弹性结构数值模拟方法,采用位移和广义压力作为原始变量,推导出适用于可压缩和不可压缩弹性体的一致控制方程形式.空间采用有限体积方法和时间项采用二阶欧拉隐式格式离散,通过半隐式预测-校正两步算法(SIMPLE类算法)实现压力和位移耦合求解.最后通过...     

基于有限元法的扩张式消声器声学特性分析

排气噪声是车辆噪声中的主要噪声源。排气消声器是降低排气噪声最主要的消声装置。在扩张式消声器的噪声特性分析中,采用有限元分析软件Hypermesh和声振软件Sysnoise,分别对消声器进行建模和内部声场分析计算。结果表明:消声器传递损失幅值大小由消声器的扩张比决定,扩张室长度影响其传递损失频带的带宽。     

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。     

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.     

基于声模态的抗性消声器的声学性能分析

利用声学有限元软件Sysnoise对进出口偏置的扩张式消声器进行了分析,并得到传递损失与声学模态.结果表明：通过消声器进口插入管的设置,能改变扩张腔内部的声学模态,从而达到改变传递损失曲线的目的;特种模态的激发和传递损失峰值的出现是相对应的.     

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.     

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.     

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.     

离散格式对辐射换热有限体积法精度的影响

采用有限体积法计算了轴对称圆柱形介质以及立方体简化炉膛内的辐射传输问题,计算结果与离散传递法、蒙特卡洛法的结果相吻合.重点分析了不同网格离散划分方法(FVM1,FVM2和FVM3)对温度场、投射热流、净热流分布等计算精度的影响,同时考察了不同的角度离散格式(天顶角均匀划分法FA1,天顶角余弦均匀划分法FA2和圆周角4n式划分法FA3)与计算精度的关系.结果表明,采用FA3划分方案得到的计算结果较精确,而FA1和FA2方案结果误差较大,因此建议采用FA3方案进行角度离散.     

阻性消声器声学性能预测的快速多极子边界元法

为解决大尺度声场中常见的多区域复合及多吸声材料复合问题,提出了一种子结构快速多极子边界元法.鉴于未知量列向量的构建次序及边界节点编号顺序对迭代收敛速度有重要影响,提出了整体矩阵方程的构建原则.此外,针对复数形式声参数对多极子展开式计算准确性的影响,对快速多极子边界元法进行了研究与修正.以膨胀腔阻性消声器为例,应用子结构...     

二阶椭圆型方程的有限体积解法

给出了有限体积法处理问题的一般原理,在现有文献的基础上对有限体积算法进行了改进,详细推导了一类二阶椭圆型方程的有限体积法列式,并结合具体的算例比较了有限体积法同有限元的计算精度,最后总结了有限体积法的若干优越性。     

功能梯度热障涂层热应力的有限体积法研究

为了研究功能梯度热障涂层(TBC)热应力问题,改进了交错格点型有限体积方法(SCV-FVM)。运用交错网格技术,待解变量定义在单元节点上,物性参数定义在单元中心上。计算功能梯度圆盘的应力场,结果与理论解吻合良好,验证方法的正确性。通过与有限元结果及高阶功能梯度理论(HOTFGM)结果对比发现,SCV-FVM可以有效避免物性参数变化引起的人工数值不连续。研究功能梯度TBC热应力问题,分析涂层厚度变化对热应力场的影响,通过与ANSYS计算结果对比验证数值模拟的正确性。     

新型净化消声器的声学及流场特性数值仿真分析

汽车发动机进排气噪声是汽车主要噪声源之一,汽车尾气的排放会导致PM2.5浓度的升高,造成环境污染问题.在进排气系统上使用净化消声器可以有效地降低汽车进排气噪声和尾气浓度.传统的净化消声器设计都是将催化转化载体与消声器作为2个独立的部分进行设计,加大了生产成本,增加了安装空间.由于催化转化载体的蜂窝结构可以视为多孔介质,具有一定的消声作用,因此,设计出一种改进之后的新型净化消声器,通过将载体放入消声器内部,形成一个统一的结构,在假定消声器的净化作用的情况下,运用声学及流场的数值仿真分析消声器的传递损失和压力损失,结果证明新型净化消声器既节省了空间,又达到了消除噪声的目的.     

有限体积法的弹性结构动力学随机分析

为了研究随机载荷对弹性结构动响应随机性的影响,基于有限体积法(FVM)发展了一种求解弹性结构随机动响应统计特性的计算方法.基于FVM的控制方程推导出响应量对基本随机变量偏导的显式求解方程,接着将响应量在随机变量的均值点处进行泰勒展开,并在展开式两端同时取均值或方差可求得响应量的均值和方差;最终,考虑炸药的装药量和爆距作...     

轴对称抗式消声器传递损失的有限元计算

通过对轴对称抗式消声器进行有限元分析，建立其数学模型，对传递损失编制程序计算。结果证明，其理论计算值同实验值有较好的一致性。     

有限体积法求散射性介质辐射传递及耦合换热

由于对不规则边界适应性强及处理各向异性散射方便等优点，有限体积法近年成为求解复杂几何形状、散射性介质内辐射传递的有力方法之一。利用有限体积法计算了一维各向异性纯散射介质内的辐射传递，其结果与理论解吻合较好。此外，借助该有限体积法模型，计算了吸收、散射性半透明介质内的导热和辐射耦合换热温度场，分析了散射相承数对温度分布的影响，与各向同性散射相比，前向散射使介质低温侧的温度升高，而使介质高温侧的温度降低，而后向散射的作用相反。     

结构因素对消声器性能的影响

本文以扩张室消声器为例，探讨了消声器的结构因素对其消声性能和空气动力性能的影响。     

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。     

热障涂层活塞热应力分析的格点型有限体积法

为研究热障涂层(thermal barrier coating,TBC)活塞热应力问题,将二维格点型有限体积法(cell vertex FVM,CVFVM)推广用于三维复合材料热力性能研究.利用交错网格技术,通过将物性参数和待解变量分别定义在单元中心和节点上,将物性参数的空间变化引入离散过程,从而避免数值不连续问题.采用CV-FVM数值模拟普通活塞热应力场,计算结果与ANSYS计算结果吻合良好.数值模拟TBC活塞热应力场,分析活塞TBC区域的热力性能,结果表明:活塞的最大温度位于燃烧室与活塞顶面的交界区域;应力最大值位于粘结层与陶瓷层的分界面附近;周向应力对活塞的整体应力水平起主要影响.数值结果表明CV-FVM能够作为TBC活塞热力性能研究的数值预测工具.