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复杂消声器的三维声学性能数值模拟及其优化设计
| 论文题名： | 复杂消声器的三维声学性能数值模拟及其优化设计 |
| 关键词： | 汽车发动机;排气噪声;复杂消声器;三维声学性能;数值模拟;优化设计 |
| 摘要： | 随着科技的发展、时代的进步，人们对噪声的了解越来越深，对噪声的危害也日益关注。而随着我国汽车行业的迅猛发展，汽车保有量日益增加，车辆噪声已成为城市噪声的主要来源。发动机排气噪声是汽车主要噪声源之一，使用排气消声器是目前控制排气噪声最有效的途径。本文通过三维声学模拟分析，对消声器的声学性能及其优化设计进行了研究。 本文首先阐述了目前消声器的研究现状，为后面的研究指导方向。介绍了消声器设计的相关理论基础，为后面研究奠定基础。 然后对三维声学数值模拟的数学方程及其离散求解方法进行了介绍。利用Sysnoise软件对某消声器进行了三维声学模拟，并计算其传递损失，模拟结果与相关的实验结果吻合良好，一定程度上验证了消声器三维声学模拟的合理性。 接着利用三维声学数值模拟研究了简单扩张室和两腔消声器两种消声器的结构对其声学性能的影响。结果表明：扩张比越大，消声器的声学性能越好；内插管结构能改善消声器的声学性能，拓宽消声频率范围，但设计它的具体长度需要根据排气频谱来选择。通过对不同界面布置的消声器结构的数值模拟，发现在基于排气频谱的基础上，可以不改变基础结构，只改变截面布置，实现对消声器进行进一步的优化；通过改变消声器的两腔容积比，可以改善消声器的有效消声频率范围。 然后利用三维声学数值模拟分析了复杂消声器和其分解简单结构消声器的声学性能联系，发现复杂结构的消声器的声学性能在大部分频率范围是其分解的简单结构消声器声学性能特征的叠加。因此，根据已经分析的简单消声器的声学特性设计了四个方案的复杂三腔消声器，再对四个方案进行三维声学数值模拟分析，根据已知的发动机排气频谱进行了优化设计，对于该发动机频谱，方案3消声器的消声效果最好。 最后，利用软件GT-Power和Star-CD分别对优化后消声器的插入损失和压力损失进行了模拟计算。插入损失的计算结果与前面计算的传递损失结果比较吻合，压力损失计算结果符合设计要求，说明前面优化设计的结果是合理的。 |
| 作者： | 曹玉煌 |
| 专业： | 动力机械及工程 |
| 导师： | 罗马吉 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2010 |
| 正文语种： | 中文 |
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