汽车发动机排气系统振动性能及内部流场仿真分析

摘要

对汽车的振动噪声问题的研究,一般是结合汽车乘客的主观感受进行分析,形成所谓汽车的NVH问题,即Noise(噪声)、Vibration(振动)和Harshness(声振粗糙度)。汽车NVH不仅是车辆动态特性的直接表现,与车辆动态性能(运动、操纵、强度、寿命、可靠性等)直接相关,是衡量汽车制造质量的一个综合性技术指标。从NVH角度出发,掌握整车振动噪声性能优化技术,是车辆正向设计技术的核心竞争力之一,也是现有车型振动噪声性能改进的重要关键内容。
　　 本文对汽车发动机排气系统NVH的研究内容和研究方法进行了综合性论述,并以试验车型排气系统的振动、噪声及流场分析为基础,利用试验与仿真相互验证的手段进行研究。本文主要进行以下几项工作:
　　 利用VB语言嵌套MATLAB语言编制了相应程序,建立了汽车排气系统振动噪声优化软件,加上数据采集器等硬件支持,形成了汽车排气系统振动噪声优化分析系统。
　　 利用B&K3560D振动噪声测试系统,4508B加速度传感器,4506B加速度传感器及PULSE测试分析软件包进行排气系统自由状态、安装状态两种工况下的模态实验。
　　 根据实际尺寸,建立排气系统的三维模型,进一步导入ANSYS中得到有限元模型后,进行所需的振动、噪声特性分析及谐响应分析。
　　 采用FLUENT流体动力学分析软件对消声器的内部流场特性进行了分析,得到了消声器内部的流体速度及压力分布。
　　 采用SYSNOISE声场分析软件对消声器的内部声场进行了分析,得到了内部的升压分布,并分别计算了考虑流动和不考虑流动时的传递损失。

目录

文摘

英文文摘

第1章 绪论

1.1 问题的提出及研究意义

1.2 国内外研究概况

1.2.1 国外研究概况

1.2.2 国内研究概况

1.3 本文主要研究内容

第2章 排气系统测试分析优化系统的建立

2.1 系统实现综述

2.1.1 系统概述

2.1.2 界面编辑与数据运算语言概述

2.1.3 实验模态测试技术概述

2.2 系统的硬件架构

2.3 信号的采集和前处理

2.4 数据处理的程序实现

2.4.1 数据处理程序框架

2.4.2 频晌函数估计的实现

2.4.3 部分模态参数识别的实现

2.4.4 模态振型拾取的实现

2.5 本章小结

第3章 排气系统模态实验测试及有限元仿真分析

3.1 排气系统振动噪声机理分析

3.2 排气系统模态测试模型及有限元分析模型的建立

3.2.1 排气系统模态测试模型

3.2.2 三维有限元模型建立

3.3 排气系统振动试验

3.3.1 支撑方式

3.3.2 数据采集及时域、频域信号处理

3.3.3 参数识别及振型获取

3.4 排气系统模态有限元仿真计算

3.4.1 排气系统自由状态模态计算

3.4.2 排气系统安装状态模态计算

3.4.3 排气系统正弦振动载荷响应分析

3.5 本章小结

第4章 排气系统内部流场与声场的仿真分析

4.1 排气系统的噪声源分析

4.2 FLUENT计算的流体力学基础及消声器消声原理

4.2.1 FLUENT计算的流体力学基础

4.2.2 消声器消声原理

4.3 排气系统流场及声场计算模型的建立

4.3.1 流场计算模型的建立

4.3.2 声场计算模型的建立

4.4 排气消声器流动特性分析

4.4.1 边界条件的施加及速度分布分析

4.4.2 内部压力分布分析

4.5 排气系统消声器声学特性及其影响因素分析

4.4.1 结构本身的消声特性

4.4.2 流速对消声特性的影响

4.6 本章小结

第5章 结论与展望

参考文献

致谢