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汽车排气消声器声学及阻力特性的数值仿真研究

作　者: 徐磊
导　师: 刘正士
学　校: 合肥工业大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 排气噪声 排气消声器 数值仿真 消声性能 阻力损失
分类号: U464.13
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


发动机排气噪声是整车噪声的主要噪声源之一。目前,控制排气噪声最有效的途径是在排气系统上使用消声器。排气消声器是一种阻止噪声传播而允许气流通过的降噪装置,其在降低排气噪声的同时,会带来排气阻力的增加,影响了车辆的动力性能和经济性能,所以设计高消声性能、低阻力损失的消声器一直是排气噪声控制领域的重要课题。本文运用三维数值仿真方法研究排气消声器的声学和阻力特性。三维数值仿真方法能对排气消声器的性能进行准确评估,同时兼顾多种外界因素的影响,是排气消声器改进设计的有效方法。文中,首先研究了基本消声结构的声学和阻力特性,着重讨论了结构参数对声学和阻力特性的影响;然后分析了尾管结构对消声器性能的影响;最后对某轿车排气消声器进行三维数值仿真,分析了该消声器的声学和阻力性能,并针对不足提出了改进措施。三维数值仿真方法能够缩短产品研发周期,降低生产成本,提高产品质量,对消声器的设计和改进具有重要指导意义。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-7
致谢  7-16
第一章 绪论  16-21
  1.1 研究背景  16-17
    1.1.1 问题的提出  16
    1.1.2 研究排气消声器的意义  16-17
  1.2 消声器国内外研究现状  17-20
  1.3 本文研究的主要内容  20-21
第二章 排气消声器基本理论  21-37
  2.1 排气噪声的产生机理及其控制  21-24
    2.1.1 排气噪声产生机理及频谱特性  21-23
    2.1.2 影响排气噪声的主要因素  23-24
    2.1.3 降低排气噪声的措施  24
  2.2 排气消声器的分类  24-32
    2.2.1 阻性消声器  25-26
    2.2.2 抗性消声器  26-31
    2.2.3 阻抗复合式消声器  31-32
  2.3 排气消声器的评价指标  32-36
    2.3.1 声学性能评价指标  32-34
    2.3.2 空气动力性能评价指标  34-35
    2.3.3 机械性能评价指标  35-36
  2.4 本章小节  36-37
第三章 基本消声结构数值仿真研究  37-75
  3.1 声学仿真理论基础  37-43
    3.1.1 声学基本理论  37-38
    3.1.2 声学有限元法  38-40
    3.1.3 穿孔结构的声阻抗  40-43
    3.1.4 传递损失的数值计算方法  43
  3.2 计算流体动力学仿真理论基础  43-47
    3.2.1 流场的基本控制方程  44-45
    3.2.2 湍流及其理论模型  45-46
    3.2.3 有限体积法  46-47
  3.3 消声器数值仿真流程  47
  3.4 基本消声结构声学性能数值仿真  47-67
    3.4.1 扩张腔消声器的声学数值分析  47-54
    3.4.2 亥姆赫兹消声器的声学数值分析  54-56
    3.4.3 直通穿孔管消声器的声学数值分析  56-61
    3.4.4 横流穿孔管消声器的声学数值分析  61-64
    3.4.5 阻性消声器的声学数值分析  64-67
  3.5 基本消声结构阻力特性数值仿真  67-74
    3.5.1 扩张腔消声器阻力特性的数值分析  68-70
    3.5.2 亥姆赫兹消声器阻力特性的数值分析  70-71
    3.5.3 直通穿孔管消声器阻力特性的数值分析  71-72
    3.5.4 横流穿孔管消声器阻力特性的数值分析  72-74
  3.6 本章小节  74-75
第四章 尾管对排气消声器声学及阻力性能的影响分析  75-81
  4.1 尾管长度的影响  75
  4.2 尾管直径的影响  75-76
  4.3 尾管数目的影响  76-77
  4.4 尾管形状对消声性能的影响  77
  4.5 尾管切口形式的影响  77-78
  4.6 尾管辐射阻抗对消声性能的影响  78-79
  4.7 尾管口扩张器对消声性能的影响  79-80
  4.8 本章小节  80-81
第五章 排气消声器声学及阻力特性数值仿真实例  81-100
  5.1 排气系统声学及阻力特性的数值仿真  81-85
    5.1.1 排气系统声学性能仿真  81-83
    5.1.2 排气系统阻力特性数值仿真  83-85
  5.2 前消声器声学性能数值仿真及改进措施研究  85-86
  5.3 中消声器声学性能数值仿真及改进措施研究  86-91
  5.4 后消声器声学和阻力性能数值仿真及改进措施研究  91-97
  5.5 排气系统改进前后声学及阻力特性对比  97-99
  5.6 本章小节  99-100
第六章 全文总结及展望  100-102
  6.1 全文总结  100
  6.2 存在不足及对未来展望  100-102
参考文献  102-104
攻读学位期间发表的论文  104
攻读学位期间参与的研究项目  104-105

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中图分类: > 交通运输 > 公路运输 > 汽车工程 > 汽车发动机 > 往复式发动机 > 部件、零件
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