学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

排气消声器声学性能预测的有限元法研究

作　者: 徐贝贝
导　师: 季振林
学　校: 哈尔滨工程大学
专　业: 动力机械及工程
关键词: 消声器声学性能有限元法运流效应穿孔管吸声材料实验测量
分类号: TB535.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 54次
引　用: 1次
阅　读: 论文下载

内容摘要

消声器是降低内燃机排气噪声的有效措施之-。由于消声器内部声场比较复杂,通常要求使用三维数值方法预测其声学性能。有限元法就是一种高效的数值求解方法,已被广泛应用于消声器声学性能的预测。然而,传统的有限元法还无法被应用于预测具有较高马赫数亚音速流中的声传播问题。为此,本文开展流动介质中声传播的三维有限法和二维轴对称有限元法研究。针对静态介质和流动介质中内部声学问题的求解,开发消声器声学性能预测的三维有限元程序和二维轴对称有限元程序,阐述其基本原理与数值实施过程。数值算例结果表明,该方法能获得较高的计算精度,适用于静态和流动介质中消声器声学性能的预测。由于传统有限元法在处理大区域、高频声场问题时遇到了计算量和存储量过大问题的限制。为此,本文开展子结构有限元法的研究。由于穿孔管消声器具有较低的流动阻力损失和良好的消声性能,被广泛应用于内燃机进排气噪声控制。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很好,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。阻性消声器被广泛用于降低各类装置的进排气噪声。三维有限元法被发展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预测结果与实验测量结果吻合很好,表明了三维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穿孔率、吸声材料的填充密度(流阻率)和吸声材料的厚度对穿孔管阻性消声器声学性能的影响。为进一步验证本文所开发的有限元程序预测消声器声学性能的正确性,利用两负载法进行无流状态下消声器传递损失的实验研究,实验测量结果与本文有限元预测结果吻合良好,表明本文所开发的数值预测程序和实验测量方法是正确的。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-11
第1章绪论  11-20
  1.1 空气动力性噪声控制与消声器设计  11-13
  1.2 消声器声学性能计算方法与现状  13-16
  1.3 声学有限元法发展历史与研究现状  16-18
  1.4 课题的提出及本文的主要内容  18-20
    1.4.1 课题的提出背景  18-19
    1.4.2 本文的主要工作内容  19-20
第2章静态介质中声学问题的有限元法  20-38
  2.1 声场控制方程  20-21
  2.2 三维有限元法  21-27
    2.2.1 声学有限元方程的建立  21-22
    2.2.2 单元矩阵系数的计算  22-24
    2.2.3 单元类型和单元形函数  24-26
    2.2.4 程序设计  26-27
  2.3 二维轴对称有限元法  27-32
    2.3.1 二维轴对称有限元方程  28-29
    2.3.2 单元矩阵系数的计算  29-30
    2.3.3 单元类型和单元形函数  30-32
  2.4 消声器传递损失的计算  32
  2.5 计算实例与分析  32-37
  2.6 本章小结  37-38
第3章流动介质中声学问题的有限元法  38-61
  3.1 流动介质中流场和声场控制方程  38-42
    3.1.1 流场控制方程  38-39
    3.1.2 声场控制方程  39-42
  3.2 流动介质中的声学三维有限元法  42-46
    3.2.1 流场计算的有限元法  42-44
    3.2.2 声场计算的有限元法  44-46
  3.3 流动介质中的二维轴对称有限元法  46
  3.4 消声器声学性能计算的子结构有限元法  46-52
    3.4.1 子结构有限元法  47-50
    3.4.2 四极参数与传递损失的计算  50-52
  3.5 程序设计  52
  3.6 计算实例与分析  52-60
    3.6.1 四极参数计算  52-56
    3.6.2 传递损失的计算与分析  56-60
  3.7 本章小结  60-61
第4章穿孔管消声器声学特性的有限元分析  61-71
  4.1 穿孔结构存在时的三维有限元法  61-64
  4.2 穿孔声阻抗  64-65
  4.3 结果及讨论  65-70
  4.4 本章小结  70-71
第5章穿孔管阻性消声器声学特性的有限元分析  71-83
  5.1 穿孔管阻性消声器的三维有限元法  71-75
  5.2 吸声材料的声学特性和穿孔声阻抗  75-76
  5.3 结果及讨论  76-81
  5.4 本章小结  81-83
第6章消声器传递损失的测量与分析  83-101
  6.1 消声器传递损失测量的两负载法  83-87
  6.2 消声器传递损失测量方法的比较  87
  6.3 阻抗管套件实验装置  87-89
  6.4 消声器传递损失的测量与验证  89-100
    6.4.1 简单膨胀腔消声器  89-90
    6.4.2 直通穿孔管消声器  90-93
    6.4.3 横流式穿孔管消声器  93-96
    6.4.4 双腔直通穿孔管消声器  96-99
    6.4.5 部分穿孔消声器  99-100
  6.5 本章小结  100-101
结论  101-103
参考文献  103-110
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果  110-111
致谢  111

排气消声器声学性能预测的有限元法研究

内容摘要

全文目录

相似论文