小孔喷注复合式消声器综合性能分析与优化

摘要

混合动力发动机以其节能、低排，符合环保要求而著称。发动机在气动、燃油两种工作模式下，排气噪声特点更复杂，降低噪声消声器的研究更具有意义。结合排气压力波动大、噪声频带宽、低频噪声峰值突出的特点，本文采取小孔喷注与扩张室复合型式，是对传统消声器的改进升级，是应对高排气压力的一种新探索和研究。利用小孔喷注的移频作用、扩张室抑制低频峰值及多级串接加宽频带来实现混合动力发动机排气噪声控制。
　　基于小孔喷注原理及其结构上的复杂性和优化参数的繁杂性，对于其复合消声器的声学性能和空气动力性能，论文中采取建模仿真分析，借助Virtual. Lab和FLUENT仿真算法通过大量模拟、运算，进行较为准确的分析。在研究其消声性能方面，分别从完整结构、除小孔喷注完整结构、扩张室、小孔喷注等方向进行内部声场仿真计算。单一结构的分类仿真计算，进一步分析了传统消声器扩张室在上、下截止频率范围内的消声能力和特点，同时得出小孔喷注周围声场辐射的特点和“移频”特性；通过计算结果的对比，小孔喷注和扩张室的串联结构对于整体结构的消声性能有促进作用，同时增强了消声器在低、中频段的消声能力。
　　通过对空气动力性能的分析，在保证一定的声学性能基础上，力求对复合消声器参数进行进一步的优化。用排除法找出对其空气动力性能主要影响的结构，经仿真对比分析，小孔喷注对其空气动力性能影响较大；采用优化软件Isight集成建模网格一体软件ICEM和FLUENT，优化计算得出最优的小孔喷注结构参数。
　　通过优化验证和实验预测，对优化结果评估。优化后的结构参数，在消声性能和空气动力性能方面，对比传统消声器有所提高。实验预测，也进一步证实了优化结构给消声器整体综合性能带来的改善。至此，小孔喷注和扩张室的串联优化结构在消声性能和空气动力性能上取得突破。

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第一章 绪论

1. 1 课题研究背景和意义

1. 2 复合式消声器的研究现状

1. 3 复合式消声器中各组成结构性能的研究现状

1. 4本文研究内容

第二章 复合式消声器理论和设计基础

2. 1 小孔喷注理论

2. 2 传统消声器理论基础

2. 3 小孔喷注串联扩张室结构复合式消声器设计

2. 4 本章小结

第三章 消声器声学性能和流场仿真

3. 1 小孔喷注复合式消声器仿真理论分析

3. 2 小孔喷注辐射声场仿真

3. 3 小孔喷注复合式消声器的声学性能仿真

3. 4 对小孔喷注复合式消声器的空气动力性能仿真

3. 5 本章小结

第四章 小孔喷注复合式消声器仿真优化

4. 1 小孔喷注孔径参数对整体消声性能的影响

4. 2 两级扩张室结构的流场仿真分析

4. 3 喷注孔径的空气动力性能仿真优化

4. 4 声学性能仿真验证

4. 5 本章小结

第五章 小孔喷注复合式消声器消声效果预测

5. 1 数据采集

5. 2 消声器消声效果预测

5. 3 本章小结

第六章 总结与展望

6. 1 总结

6. 2 展望

参考文献

硕士期间发表学术论文

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