双级膨胀腔消声器声学与阻力特性的CFD仿真分析

使用二维轴对称时域CFD法计算双级膨胀腔消声器在无流和有流条件下的声衰减性能,并与实测结果进行比较。由于时域方法在计算中可以考虑复杂气流流动和介质粘性的影响,因而可以比较准确地预测双级膨胀腔消声器的传递损失。基于定常流动模型,使用Fluent软件预测双级膨胀腔消声器的压力损失,CFD计算结果与实验测量结果吻合良好。     

三维全局弱式无网格方法计算膨胀腔消声器声学模态

应用三维全局弱式无网格方法求解膨胀腔消声器的声学模态,使用无网格径向基函数点插值法求解三维形函数,使用伽辽金加权残数法离散系统方程,最终求得三维声学模态。计算某简单膨胀腔消声器前23阶三维声学模态频率,并且与有限元计算结果对比,相对误差均在1%以内,验证了运用三维无网格方法计算声学模态的正确性。进而分析模态振型图,改进消声器结构,优化消声性能。     

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）。     

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。     

双腔结构消声器声学性能计算子域耦合方法

提出基于子域划分的耦合方法求解双腔结构消声器声学性能。据结构特点或材料属性将消声器分为不同子域,用数值模态匹配法或三维解析方法求解规则等截面子域结构传递矩阵,用三维数值方法求解非规则渐变截面子域结构传递矩阵,用子域连续条件求得消声器整体矩阵,进而获得消声器传递损失。分别用基于子域划分的耦合方法、三维有限元方法及数值模态匹配法计算典型双腔结构消声器的传递损失。结果表明,基于子域划分的耦合方法适用预测双腔结构消声器声学特性,与数值模态匹配法相比计算效率较高。     

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。     

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.     

穿孔管消声器声学特性的有限元分析

三维有限元法被发展用于预测和分析穿孔管消声器的声学性能。直通穿孔管消声器和三通穿孔管消声器传递损失的有限元计算结果与实验测量结果吻合良好,表明了三维有限元法预测穿孔管消声器声学性能的适用性和精度。进而有限元法被用于研究几何结构对三通穿孔管消声器声学性能的影响,结果表明,中间管插入端腔会使共振频率向低频偏移,在三通穿孔管消声器的右侧增加端部共振器能获得良好低频消声效果。     

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。     

基于CFD和声学有限元法的抗性消声器性能研究

空气动力学性能和声学性能是用来评价抗性消声器优劣的主要指标。针对管道消声中常用的抗性消声器,利用计算流体动力学(CFD)方法模拟三种不同结构抗性消声器内部流场的压强分布特性,获得抗性消声器的压力损失,并与半经验公式的计算结果进行对比,分析不同结构抗性消声器的空气动力学性能以及半经验公式法的适用性;利用声学有限元方法对三种结构抗性消声器的传递损失进行计算,定性地分析和验证三种抗性消声器的声学性能。研究结果可为抗性消声器的结构优化设计和综合性能的提高提供参考。     

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.     

穿孔管阻性消声器消声性能计算及分析

一维解析法和三维子结构边界元法被用于计算和分析穿孔管阻性消声器的消声性能，以及考查消声器内非平面波对消声特性的影响。直通穿孔管阻性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性能计算，对于高频声学性能的精确预测需使用三维计算方法。边界元法进而被用于研究吸声材料的填充密度（流阻率）和几何参数对穿孔管阻性消声器消声性能的影响。增加吸声材料的填充密度、穿孔管的穿孔率和穿孔长度、以及吸声材料的厚度，均能有效地改善阻性消声器的中高频声学性能，而对消声器的低频消声效果影响较小。     

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。     

穿孔管阻性消声器声学特性的有限元分析

将有限元法应用于预测穿孔管阻性消声器的声学性能。直通穿孔管阻性消声器传递损失的有限元计算结果与实验测量结果吻合良好,表明了有限元法预测穿孔管阻性消声器声学性能的适用性和精度。进而有限元法被用于研究吸声材料的填充密度(流阻率)、吸声材料的厚度和穿孔率对穿孔管阻性消声器声学性能的影响,结果表明,增加吸声材料的填充密度,可以改善中高频消声性能,并使峰值频率向低频方向移动;增加吸声材料厚度,可以改善阻性消声器的中高频消声性能,而对低频声学性能影响较小;膨胀腔包覆吸声材料可以改善中高频消声效果,同时消除通过频率;增加穿孔率,可以提高穿孔管阻性消声器的高频消声性能,并使共振峰向高频方向偏移;吸声材料背后增加空气腔,可以在较宽的频率范围内获得较为平坦的消声曲线。     

《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。     

进出口位置对不同形状膨胀腔消声特性的影响

使用有限元法计算椭圆形和跑道圆形截面膨胀腔的声学模态,分析进出口管位置对膨胀腔消声特性的影响。结果表明,同轴膨胀腔的第一个可传播的高阶模态为第3阶模态,出口置于该模态的节线处,可以消除该阶模态的影响,使平面波频段拓宽,膨胀腔的消声性能得到改善。进出口管偏置的膨胀腔,第1阶模态被激发,三维波效应在较低频率出现,中频消声性能变差。     

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。