汽车消声器气流再生噪声多位分析

摘要

噪声影响人们的身心健康和日常生活。汽车噪声随着汽车保有量的极速增长已成为影响城市环境和居民身体健康的主要噪声之一。而汽车的尾气噪声是汽车噪声的主要来源。随着内燃机向高速化、高性能的发展，消声器对气流的阻碍作用严重影响了发动机的动力性能，而且高速气流在消声器内产生了气流再生噪声，降低了消声器的消声性能，特别是发动机高转速时的气流再生噪声已成为尾气噪声的主要贡献。因此，解决消声器的气流再生噪声与气流的流动性能之间的关系，研究影响气流再生噪声的因素，对于提升消声器性能与品质具有重要的指导意义。　　本文首先基于Lighthill声类比理论，采用计算气动声学（CAA）混合方法，利用Fluent-ACTRAN软件联合仿真，对扩张腔，共振腔，穿孔板，穿孔管四种经典腔室的流场与气动噪声场进行了分析计算。通过正交设计实验，研究各腔室的主要结构参数对气动噪声的影响，建立了结构参数与尾管声压级的数学模型，分析了气动噪声的频谱特性，以及消声器的背压差与气动噪声的关系。　　其次，建立了消声器腔室的声固耦合模型，探究了由于气流而引起的壁面辐射，得出壁面辐射的频谱特性与消声器壁面结构模态和声腔模态的关系。而后分析了温度对气动噪声的影响，温度一方面会影响气流状态从而影响再生噪声源的分布，并且影响消声频率与声传播特性，温度的升高可以降低气流再生噪声。　　针对某款商用车多腔消声器的噪声问题，在GT-Power中建立了发动机消声器耦合模型。仿真与实验数据表明，发动机转速在1450r/min以下时，一维有限元计算与试验结果吻合较好，而当发动机转速超过1450r/min时，一维仿真无法得出的消声器气流再生噪声已经成为其尾管噪声的主要贡献。应用混合CAA法研究该多腔消声器的流场、声场、辐射场能较好地与试验结果吻合。采用响应面法以排气背压差为间接优化目标对多腔消声器内部结构的五个因素进行了优化，然后对优化后得到的结构参数进行气动噪声计算，与原机相比降低了5.6dB(A)，该方法可行。

目录

声明

1 绪论

1.2国内外研究现状

1.3论文研究内容与技术路线

2 气动噪声理论及数值计算

2.2消声器气动噪声计算基本理论

2.3经典结构气动噪声有限元分析

2.4本章小结

3 经典腔室气流再生噪声结构因素分析

3.1经典腔室结构参数正交设计实验

3.2实验结果分析

3.3本章小结

4 消声器壁面辐射噪声及温度因素影响分析

4.1消声器壁面辐射噪声计算及分析

4.2温度对气流再生噪声影响分析

4.3本章小结

5 多腔消声器气流再生噪声计算与性能优化

5.1多腔消声器一维建模与验证

5.2多腔消声器气流再生噪声数值计算

5.3基于响应面法的消声器性能优化

5.4本章小结

6 结论与展望

6.2研究展望

致谢

参考文献

个人简历、在学期间发表的学术论文及取得的研究成果