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原文传递乘用车排气系统流场的数值模拟

论文题名：	乘用车排气系统流场的数值模拟
关键词：	乘用车;排气系统;计算流体力学;数值模拟;消声器结构
摘要：	随着现代化的进步以及汽车工业和交通运输业的发展，城市汽车的保有量正在快速增长，由此而引发的空气污染、噪声污染也越来越引起人们的重视。近几年来，低噪声已经成为乘坐舒适性的一部分，与动力性、经济性和排放性一起成为了评价汽车品质的重要指标。汽车排气系统作为控制尾气污染的重要装置，其设计需要满足“低噪声、低振动、低排放、低功耗(低背压)、低成本”的要求，传统的实验方法费时又费力，而借助数值模拟的方法，从理论角度分析消声器的压力损失、温度降幅、流场分布情况，可以研究其结构的合理性，分析可能出现的问题，提供设计与改进的依据，从而大大缩短开发周期，提高开发效率，降低实验成本。　　本文在结合实际项目的基础上，通过对某车型排气系统冷端进行建模、计算，分析其内流场分布规律，并在此基础上对消声器结构进行了优化改型。　　本文首先介绍了排气系统数值模拟技术发展现状、汽车排气系统中噪声产生的机理、影响排气噪声的因素、排气系统的设计要求，简述了计算流体力学(CFD)在排气系统设计中的应用和所涉及的基本流场理论。　　应用Fluent流体计算软件模拟排气系统冷端内部流场，获得其压力场、温度场、速度场、湍动能场的分布情况，分析了排气系统内部流场的流动特性，研究了阻力损失、湍流动能产生的原因。　　为了探讨结构因素对排气消声系统流场的影响，对比分析了三种不同结构消声器流场的差别，分别考虑了内插管上微孔数量、内插管长度以及膨胀腔结构对流场的影响，为改型提供依据；探讨了发动机转速对流场的影响，对不同工况下背压、温度降幅以及流场的变化做了比较和分析，得知压力损失随流速呈抛物线升高；温度降幅随速度呈抛物线降低。低速工况下，流场分布更均匀，涡流速度和湍动能损失显著降低。　　最后，在数值计算结果的基础上，对消声器结构提出改进方案，减少了内插管的插入深度，并将排气内插管入口处的形状改为外扩的喇叭形。将改进后的流场与原来的流场进行对比分析，改进后的结果基本令人满意。
作者：	金雪
专业：	动力机械及工程
导师：	侯献军
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