【摘要】：柴油機(jī)的噪聲污染問題一直是人們關(guān)注的熱點(diǎn)問題。在柴油機(jī)整機(jī)噪聲中,排氣噪聲占比最大,因此,降低排氣噪聲對(duì)降低其整機(jī)噪聲具有重要意義。目前,加裝排氣消聲器是控制內(nèi)燃機(jī)排氣噪聲最直接有效的方式。以往消聲器設(shè)計(jì)時(shí),大多著重考慮消聲器管道噪聲,而未考慮結(jié)構(gòu)壁面振動(dòng)對(duì)消聲性能的影響。由于排氣消聲器采用的是薄壁類結(jié)構(gòu),當(dāng)其內(nèi)腔受到發(fā)動(dòng)機(jī)和氣流等外界激勵(lì)作用時(shí),很容易引起結(jié)構(gòu)振動(dòng)而造成其內(nèi)部聲波傳播規(guī)律發(fā)生改變,從而影響消聲器聲學(xué)性能,與此同時(shí),結(jié)構(gòu)也會(huì)受到聲場的反作用,這種反作用力又將會(huì)作為聲載荷影響消聲器殼體結(jié)構(gòu)的振動(dòng)。本文以分流氣體對(duì)沖排氣消聲器為研究對(duì)象,首先利用聲學(xué)軟件Virtual.Lab的聲學(xué)有限元模塊,模擬計(jì)算了不同入口流速條件下排氣消聲器的傳遞損失。分析所得到的消聲器內(nèi)部聲壓云圖、入口和出口端的聲壓響應(yīng)曲線及傳遞損失曲線,結(jié)果表明,隨著入口流速增加,其傳遞損失在20～420Hz低頻段呈遞增的趨勢,且在中高頻部分其傳遞損失曲線存在向低頻方向移動(dòng)的現(xiàn)象,可見高速氣流是引起排氣消聲器消聲性能變化的重要原因。其次,利用課題組設(shè)計(jì)建造的試驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行消聲器插入損失的試驗(yàn)測試。結(jié)果表明,在前420Hz低頻段內(nèi),插入損失隨流速遞增而增大;而當(dāng)流速增加至36m/s以上,該分流氣體對(duì)沖排氣消聲器的平均插入損失呈驟減趨勢,與數(shù)值計(jì)算得到的結(jié)果有所差異,主要是由于仿真計(jì)算時(shí)未考慮消聲器內(nèi)部氣流沖擊結(jié)構(gòu)部件而產(chǎn)生再生噪聲的影響。最后,對(duì)該排氣消聲器進(jìn)行了結(jié)構(gòu)模態(tài)、聲腔模態(tài)和耦合模態(tài)的模擬計(jì)算,并對(duì)結(jié)構(gòu)模態(tài)進(jìn)行了試驗(yàn)驗(yàn)證。在獲得結(jié)構(gòu)模態(tài)、聲腔模態(tài)和外界激勵(lì)條件的基礎(chǔ)上,利用模態(tài)疊加法進(jìn)行聲振耦合特性的研究。結(jié)果顯示,該排氣消聲器第1階結(jié)構(gòu)模態(tài)頻率(69.6Hz)與發(fā)動(dòng)機(jī)的激勵(lì)頻率74Hz接近,易發(fā)生共振現(xiàn)象。通過調(diào)整消聲器壁厚,使得其固有頻率有效避開了發(fā)動(dòng)機(jī)的激勵(lì)頻率,從而可有效降低結(jié)構(gòu)模態(tài)和激勵(lì)頻率附近低頻段的輻射噪聲。
【學(xué)位授予單位】：內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TK421.6
【圖文】：

氣流的不穩(wěn)定狀態(tài)產(chǎn)生的渦流也將激發(fā)消聲器本體的振動(dòng)發(fā)聲，使得消聲器消聲效逡逑果衰減，嚴(yán)重時(shí)消聲器將變成噪聲發(fā)生器％�；诖耍n題組在前期的研究中提出逡逑一種新型消聲原理，即分流氣體對(duì)沖降速原理，如圖１所示。其基本原理是發(fā)動(dòng)機(jī)排逡逑放的氣流由消聲器進(jìn)氣口流入，首先進(jìn)入錐形導(dǎo)流環(huán)分流，之后經(jīng)過圓形環(huán)外腔，逡逑經(jīng)過兩組對(duì)沖孔在消聲器內(nèi)腔發(fā)生對(duì)沖，以達(dá)到對(duì)沖降速的目的，最后排氣從消聲逡逑器出口管流出。在保證消聲性能的前提下，降低排氣背壓，并減小由氣流產(chǎn)生的再逡逑生噪聲，改善內(nèi)流場湍動(dòng)能分布，從而提升消聲器的整體性能［“］。逡逑課題組前期研宄中，基于假設(shè)消聲器尾管是無反射管，或完全反射管，或者是逡逑基于無氣流平面波膨脹式消聲器的理論對(duì)消聲器消聲性能進(jìn)行研宄。實(shí)際工作中消逡逑聲器內(nèi)有氣流通過，因而根據(jù)上述理論計(jì)算出的結(jié)果和試驗(yàn)結(jié)果往往存在偏差Ｄ６］。逡逑

本文是在課題組前期提出的分流氣體對(duì)沖排氣消聲器數(shù)學(xué)建模理論的基礎(chǔ)上，逡逑討論需考慮入口端氣體流速時(shí)對(duì)該分流氣體對(duì)沖排氣消聲器聲學(xué)性能影響研究。其逡逑中，其聲學(xué)性能模擬仿真的具體流程如圖２所示。逡逑基于排氣消聲巾．元數(shù)學(xué)模型逡逑１邋！逡逑確定消聲單元尺寸，利用Ｐｒｏ／Ｅ建立逡逑三維兒何模型逡逑邐５邐逡逑將三維模型導(dǎo)入到ｌｌｙｐｅｒｍｅｓｈ中，進(jìn)逡逑行網(wǎng)格劃分逡逑邐５邐逡逑將網(wǎng)格模屯導(dǎo)入到Ｖｉｒｔｕａｌ．邋Ｌａｂ中，逡逑進(jìn)行聲場特性模擬研究逡逑邐Ｉ邐逡逑試驗(yàn)驗(yàn)證消聲單元的逡逑聲學(xué)特性逡逑圖２消聲器聲學(xué)性能模擬流程圖逡逑Ｆｉｇ．２邋Ｆｌｏｗ邋ｃｈａｒｔ邋ｏｆ邋ａｃｏｕｓｔｉｃ邋ｐｒｏｐｅｒｔｙ邋ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ邋ｆｏｒ邋ｔｈｅ邋ｍｕｆｆｌｅｒ逡逑３．３．１分流氣體對(duì)沖排氣消聲器有限元模型逡逑分流氣體對(duì)沖排氣消聲器的結(jié)構(gòu)簡圖如圖３所示。其主軸橫截面為圓形，利用逡逑Ｐｒｏ／Ｅ三維建模軟件構(gòu)造消聲器內(nèi)部氣體的實(shí)體模型，建立模型所用方法是反實(shí)體畫逡逑法，即將空氣流通的地方畫為實(shí)體，消聲器壁厚部分視為腔體。幾何建模時(shí)，要忽逡逑略一些對(duì)該消聲器聲學(xué)性能影響較小的零部件，例如墊片和螺紋孔。逡逑文中該排氣消聲器結(jié)構(gòu)的基本尺寸如下：入口管和出口管直徑分別為逡逑Ｄｌ＝０．０４２ｍ

邐內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文邐１３逡逑管長度分別為Ｌｌ＝０．１ｍ，Ｌ５＝０．１７１ｍ；第一組、第二組對(duì)沖孔的位置分別為逡逑Ｌ３＝Ｌ４＝０．０７７４ｍ；對(duì)沖孔長度Ｌ７為０．０４５２ｍ；錐形分流管的長度為０．０３７ｍ；分流單逡逑元錐角ａ為９０°。并將建好的排氣消聲器三維實(shí)體模型保存成．ＩＧＳ格式，如圖４所示。逡逑邐邐Ｌ６邋邐－逡逑

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2805953