LJ276M电控汽油机排气消声器性能模拟分析与改进

摘要

汽车发动机排气噪声是汽车噪声的主要噪声源之一，控制排气噪声最有效的途径是在排气系统上使用消声器。设计高消声性能、低压力损失的消声器已成为目前排气噪声控制的重要课题。 本文针对LJ276M发动机的排气消声器，根据国家标准《内燃机排气消声器测量方法GB/T4759-1995》，搭建了消声器的发动机台架，并对原消声器进行了尾管噪声值、插入损失和压力损失的测量。用消声器仿真软件GT—Power建立LJ276M发动机的原消声器模型、插入损失和压力损失的仿真模型，并进行仿真计算。通过试验结果和模拟结果的对比分析，验证了消声器性能仿真模型的正确性。为排气消声器的改进设计，做好了充分的前期准备。通过对原消声器的消声性能的分析，确立增加中高频率消声效果为其主要改进目标并提出了改进设计，就是在原消声器的基础上，通过改变消声器的腔数、将隔板变成穿孔板并在内插管穿孔来改善原消声器在整个频谱上的消声效果，尤其是中高频率；改进结果表明：改进消声器在压力损失变化不大的前提下，插入损失在中高转速下提高了5～10dB(A)。建立了改进消声器的三维几何模型，根据有限元模态分析的特点，对模型进行几何清理，网格划分，得到有限元模态分析模型。对模型进行约束模态的计算，得到改进消声器的模态参数。模态分析结果表明：发动机排气激励频率远离改进消声器的固有频率，可避免共振的产生。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章概述

1.1消声器研究的背景和意义

1.1.1汽车噪声概述

1.1.2汽车噪声的危害

1.2消声器的国内外研究现状

1.3课题的来源及本文主要研究内容

第2章消声器的基本理论

2.1噪声的基本理论

2.1.1声学的基本知识

2.1.2噪声的主观量度

2.1.3声波方程

2.2排气噪声的产生和控制

2.2.1排气噪声的产生

2.2.2排气噪声的控制

2.3消声器的种类、总体要求和评价指标

2.3.1消声器的种类

2.3.2消声器的总体要求

2.3.3消声器的评价指标

2.4本章小结

第3章LJ276M发动机消声器台架试验

3.1试验目的

3.2试验台架系统的建立

3.2.1试验条件

3.2.2试验设备及仪器

3.3试验步骤

3.4试验结果分析

3.4.1尾管噪声值和插入损失

3.4.2压力损失

3.5本章小结

第4章消声器的模拟仿真分析

4.1 GT-Power概述

4.1.1 GT-power模型数据库的组织体系

4.1.2 GT-power模块的分类标准

4.1.3 GT-power主要的理论基础

4.1.4 GT-power的模块

4.2 GT-Power消声器性能分析的数学模型

4.2.1非定常流动模型

4.2.2声学模型

4.3仿真模型的建立

4.3.1发动机工作过程仿真模型

4.3.2原消声器的几何模型

4.3.3消声器性能参数仿真分析模型

4.4仿真计算结果及分析

4.4.1发动机工作过程模拟结果

4.4.2插入损失

4.4.3压力损失

4.5本章小结

第5章排气消声器的改进设计

5.1改进目标的确立

5.2消声器的改进模型

5.3改进消声器与原消声器的性能对比

5.3.1尾管噪声值对比

5.3.1插入损失对比

5.3.1压力损失对比

5.4本章小结

第6章消声器的有限元模态分析

6.1模态分析的意义

6.2有限元模态分析的理论基础

6.2.1模态分析的基本理论

6.2.2单自由度系统的模态分析

6.2.3多自由度系统的模态分析

6.2.4有限元模态分析的步骤

6.3消声器的有限元模态分析

6.3.1有限元模型的建立及约束

6.3.2有限元模型的模态分析

6.4本章小结

第7章总结与展望

7.1总结

7.2展望

参考文献

致谢

作者在攻读硕士学位期间发表的学术论文