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汽车排气系统流动特性与声学特性研究
| 论文题名： | 汽车排气系统流动特性与声学特性研究 |
| 关键词： | 汽车发动机;排气系统;消声器;声学特性;三维流固耦合 |
| 摘要： | 研究发动机排气系统性能是排放控制和噪声控制的要求。采用传统方法对发动机排气系统的流动特性和声学特性进行研究，难以获得与实际相符的计算结果。采用有限体积法、声学有限元法等三维数值模拟方法研究发动机排气系统性能，既能模拟气体的实际流动情况，又能考虑诸多因素对排气系统性能的影响。本文以某企业某款发动机排气系统为原模型，对其流动特性、声学特性以及流动特性对声学特性的影响进行了分析研究。 首先，采用流固耦合方法对排气系统的流动特性进行研究。对排气系统的流固耦合模型进行三维数值模拟计算，得到了发动机全速全负荷工况下排气系统内的压力场、温度场以及速度场分布情况。根据流场分布结果，进一步分析了排气系统压力损失的原因，提出了温度场分析研究的必要性，给出了系统内部流体的具体流动状况。 其次，采用某企业搭建的试验台架，以排气系统上6个测试点的排气背压值和排气温度值作为比较对象，验证了三维流固耦合数值模拟计算结果的可靠性。 其后，采用声学有限元法对排气系统的声学特性进行研究。对消声系统的声学有限元模型进行声学有限元分析，以传递损失作为评价指标，分别对前消声器、后消声器、整个消声系统的声学特性进行分析，得到了前、后消声器以及整个消声系统的传递损失曲线，并给出了部分频率值下的声压分布云图。 最后，对温度、流速这两个因素对消声器声学特性的影响进行研究，得到了耦合温度、流速因素的消声系统传递损失曲线。研究结果表明:考虑温度因素后，消声频谱向高频移动，表现为传递损失曲线的第一个峰值由320Hz移向480Hz，第二个峰值由400Hz移动到670Hz。低频段的平均消声量降低了约20dB，消声效果变差，中高频段的平均消声量增加了15dB左右，消声特性得到了一定的改善;考虑流速因素后，平均消声量相较与未考虑流速因素时略有增加，增幅约为3dB。总体来看，温度对声学特性的影响比流速对声学特性的影响更为明显。 |
| 作者： | 饶均 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 张世义 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆交通大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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