柴油发动机排气消声器的性能仿真优化设计

摘要

汽车产业作为我国经济发展中不可或缺的重要组成部分，其健康快速的发展将会提升我国经济未来的发展潜力。随着汽车产业的快速增长，汽车噪声污染问题对我国环境的威胁日益严重，已经引起了社会足够的重视。在众多的汽车噪声源中，发动机排气噪声始终占据主导地位，针对排气噪声的问题，进行加装消声器是最直接和最有效的实际措施。在实际设计问题中，兼顾消声性能和功率损失两者的优化消声器，已经成为汽车噪声控制课题中主要的研究目标。
　　首先，本文阐述了汽车噪声污染在社会生活中的危害，表明发动机排气噪声是汽车噪声的重要组成部分，介绍了课题的研究依据与意义，接着回顾了国内外有关消声器研究的发展历程，并且对本文所要完成的主要内容进行说明。
　　其次，运用优秀的发动机模拟软件 GT-Power，分别对发动机整机和原排气消声器单元建立仿真分析模型。设置发动机排气系统出口参数作为消声器入口的边界条件，使消声器的工作状况更贴近工程实际。将发动机与原消声器进行联合仿真分析，结合匹配套件中的后处理软件GT-Post，根据一维有限元理论，对联合模型在声学领域进行仿真分析，分析原消声器在联合模型中的声学性能，探究原消声器对消声量和发动机性能的综合影响。
　　随后，在匹配套件消声器设计软件GEM3D中，结合前人所提出的消声器优化设计理论方法，对原消声器的消声性能做进一步的优化，设计结构合理，性能良好的消声器，并在相关声学仿真分析中加以验证。
　　最后，为了验证消声器满足整车车外加速噪声国家法规要求，借助整车工况模拟组件，建立整车模型，模拟全功率加速工况下的排气口噪声频谱，证明了优化改进设计的有效性，达到预期设计目标。

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第一章 绪论

§1.1 课题的研究依据

§1.2 课题的研究意义

§1.3 消声器的研究背景与现状

§1.4 本文主要研究工作

§1.5 本章小结

第二章 发动机排气消声器的基本理论

§2.1 消声器的基本理论

§2.2 消声器的基本研究理论

§2.3 声学和流体力学的基本方程

§2.4 本章小结

第三章 发动机与消声器模型的建立与性能仿真

§3.1 GT-Power软件概述

§3.2 GT-Power软件原理

§3.3 发动机模型的建立

§3.4 进、排气门升程规律的设定

§3.5 发动机模型工作过程模拟验证

§3.6 发动机排气噪声频谱分析

§3.7 原消声器的模型分析

§3.8 发动机和原消声器联合模型的仿真分析

§3.9 本章小结

第四章 消声器声学模型的优化设计

§4.1 消声器声学性能设计要求

§4.2 消声器的优化设计

§4.3 优化后消声器与发动机联合模型分析

§4.4 本章小结

第五章 加速行驶车外噪声的分析与评估

§5.1 加速行驶的噪声源分析

§5.2 车外噪声限值要求及测试方法

§5.3 车外加速测量模型的建立

§5.4 车外加速噪声分析

§5.5 本章小结

第六章 总结与展望

§6.1 全文总结

§6.2 展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间主要研究成果