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汽车排气消声系统数值仿真与设计研究
| 论文题名： | 汽车排气消声系统数值仿真与设计研究 |
| 关键词： | 排气消声系统;数值仿真;排气系统;抗性消声器;声学性能;阻力损失 |
| 摘要： | 排气系统是汽车的重要组成部分，良好的排气系统要求具有背压(或阻力损失)低和消声量高等特点。本文使用GT—POWER软件建立了汽油机和排气消声系统的仿真模型，进而研究消声器的声学特性和排气系统对发动机性能的影响。 在室温无流和高温有流两种情况下，计算了两种抗性消声器的传递损失。通过将计算结果和实验测量结果进行比较，考查了GT-POWER软件计算消声器声学性能的准确性和适用性。在平面波范围内，GT-POWER软件能够准确地预测消声器的传递损失；但在频率极低时，由于该软件的计算方法存在缺陷，使得计算结果失真；而在接近于截止频率的高频范围内，只能预测出传递损失的大致变化趋势。气流速度和温度对消声器的声学性能有很大影响。随着气流速度的增加，消声器的传递损失曲线向低频方向移动。随着介质温度的升高，消声器的传递损失曲线向高频方向移动。之后，还计算了三元催化转化器的传递损失，并将GT—POWER软件计算结果和频域法计算结果、实验测量结果进行比较。由对比分析可知GT—POWER软件计算值存在一定的误差，这主要是由于实际载体毛细管的形状和软件默认的形状不一致，以及软件计算细管声阻抗的公式存在缺陷造成的。 在室温和高温两种工况下，使用GT-POWER软件计算了上述两种抗性消声器的阻力损失，并将预测结果和FLUENT软件的计算结果进行比较，详细分析了GT-POWER软件计算结果中误差产生的原因，并给出了相应的修正方法。气流流速和温度对消声器的阻力损失有很大影响。随着气流速度的增加，消声器的压力损失迅速增大，与速度的平方成正比。随着气流温度的升高，消声器的压力损失迅速降低，压力损失曲线仍然呈二次曲线型。而后，对三元催化转化器在室温和高温两种工况下的阻力损失进行了计算。结果表明，室温时三元催化转化器的压力损失主要由载体压力损失和局部阻力损失组成，高温时三元催化转化器的压力损失主要是载体压力损失。 在此基础上，使用前面分析的三元催化转化器和两种抗性消声器组建了排气系统，并与发动机模型耦合计算了消声器和组合结构的插入损失，以及消声器和组合结构的加入对发动机性能的影响。最后，在原始排气系统模型的基础上，使用GT-POWER软件对排气系统和消声器的结构进行优化设计，使发动机的排气噪声和背压达到厂家要求。 |
| 作者： | 刘晨 |
| 专业： | 动力机械及工程 |
| 导师： | 季振林 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2008 |
| 正文语种： | 中文 |
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