汽车排气消声器声学特性的有限元分析

摘要

发动机排气噪声是汽车的主要噪声源，而加装排气消声器则是控制此噪声最直接，也是最有效的途径之一。因此研究消声器的声学特性，具有重要的现实意义。
　　 本文就是在此思想的指导下做了一些研究。传统的消声器设计主要依靠经验，一维平面波理论和大量实验相结合的方法，费时、费力、费资金。由于计算机硬件的迅速发展以及软件应用的日益成熟，所以可以采用计算机模拟仿真的方法，研究汽车排气消声器的声学性能。本文就是综合运用有限元法，使用分析软件ANSYS和SYSNOISE，首先对消声器的基本声学单元进行声学性能分析，基本声学单元包括扩张比、扩张腔长度、双扩张腔、出口管偏置、双出口管、共振腔、内插管和穿孔管等；接着分别研究了一简单组合结构消声器和一复杂组合结构消声器，使用MATLAB软件绘图工具绘制从SYSNOISE中提取的计算结果，得到消声器的传递损失(TL)曲线，在传递损失不理想频段，对消声器做局部优化改进，以求在较宽的频段得到更好的消声效果；最后对某5吨柴油机车用排气消声器进行声学有限元分析，然后与实验数据进行对比。
　　 本文研究的内容不仅概述了声学基础、排气消声器基本理论、传递损失的计算等基础知识，而且详细分析了声学单元、简单组合结构消声器、复杂组合结构消声器的声学性能和某5吨柴油机车用排气消声器的声学性能，所以对今后消声器的分析设计具有一定的借鉴意义。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1本课题研究的目的和意义

1.2国内外研究现状

1.3本文研究的主要内容

1.4本章小结

第二章声学理论基础

2.1声波方程的建立

2.1.1连续性方程

2.1.2动力方程

2.1.3理想气体方程

2.1.4声波方程

2.2声波的传播与反射

2.3本章小结

第三章排气消声器理论基础

3.1排气噪声的产生和控制

3.1.1排气噪声的产生

3.1.2排气噪声的控制

3.2排气消声器的分类

3.2.1阻性消声器

3.2.2抗性消声器

3.2.3阻抗复合式消声器

3.3排气消声器的性能评价指标

3.3.1声学性能评价指标

3.3.2空气动力性能评价指标

3.3.3机械性能评价指标

3.4排气消声器的声学性能分析方法

3.4.1传递矩阵法(声学四端网络法)

3.4.2有限元法(FEM)

3.5本章小结

第四章声学单元对抗性消声器声学性能的影响

4.1进出口管同轴消声器的声学性能

4.1.1不同扩张比消声器的声学性能

4.1.2不同扩张腔长度消声器的声学性能

4.1.3双扩张腔消声器的声学性能

4.2出口管偏置消声器的声学性能

4.3双出口管消声器的声学性能

4.4内插管消声器的声学性能

4.5共振式消声器的声学性能

4.5.1共振腔并联结构

4.5.2共振腔串联结构

4.5.3共振腔并联串联组合结构

4.6穿孔管消声器的声学性能

4.7本章小结

第五章简单组合结构和复杂组合结构消声器的声学性能

5.1简单组合结构消声器的声学性能

5.2复杂组合结构消声器的声学性能

5.3本章小结

第六章某5吨柴油机车用排气消声器的声学性能

6.1消声器的实验

6.2原配消声器及排气噪声

6.3消声器的改进设计

6.4消声器性能计算与实验结果的比较分析

6.5本章小结

第七章全文总结与展望

7.1全文总结

7.2展望

致 谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文