【摘要】：隨著汽車數(shù)量的日益增長和人們控制噪聲污染的需求日益強(qiáng)烈,各國政府紛紛對車輛噪聲予以強(qiáng)制性限制,我國也同樣制定了噪聲法規(guī)而且未來必定會進(jìn)一步加嚴(yán)。發(fā)動機(jī)是汽車的主要噪聲源之一,需要在設(shè)計階段考慮低噪聲的要求。而進(jìn)氣噪聲在發(fā)動機(jī)總噪聲中占有很大的比重,有必要對進(jìn)氣噪聲進(jìn)行更深入的研究,以期在設(shè)計階段預(yù)測并降低氣動噪聲。本文首先對進(jìn)氣歧管的氣動噪聲預(yù)測方法進(jìn)行了探索研究,在系統(tǒng)地研究了計算流體力學(xué)和氣動聲學(xué)的理論及數(shù)值模擬方法的基礎(chǔ)上,分析了影響結(jié)果精度的因素,采用混合計算方法,在CFD流場結(jié)果的基礎(chǔ)上,基于聲學(xué)有限元方法預(yù)測進(jìn)氣氣流的氣動噪聲。其次,發(fā)展了一種基于瞬態(tài)邊界條件的進(jìn)氣歧管氣動噪聲計算方法,通過精確模擬歧管內(nèi)的流場,提高氣動噪聲的預(yù)測精度。所用的瞬態(tài)邊界條件由一維仿真得到,該一維性能模型經(jīng)過試驗數(shù)據(jù)標(biāo)定,保證了壓力與速度邊界的準(zhǔn)確性;分別使用了大渦模擬中的增加阻尼方程的Smagorinsky次網(wǎng)格模型和分離渦模擬中的改進(jìn)的延遲分離渦(IDDES)模型,以達(dá)到盡可能高的精度。再次,使用LES方法對流場運(yùn)動進(jìn)行了研究,流場計算結(jié)果直觀顯示了進(jìn)氣過程中氣流運(yùn)動狀態(tài),因截面積的突變和彎管曲率的影響產(chǎn)生了大量渦流,渦流不斷發(fā)展變化產(chǎn)生了氣動噪聲,同時反映出歧管內(nèi)氣流速度不斷變化引起歧管表面壓力波動。通過LES方法與DES方法的流場結(jié)果的對比分析,發(fā)現(xiàn)表面壓力的分布規(guī)律、速度幅值和梯度的分布規(guī)律,都非常相近,渦流的位置和強(qiáng)度也呈現(xiàn)高度的一致性,說明DES方法的流場結(jié)果與LES方法非常接近,同時它所需要的計算時間比LES方法減少了13%;同時別將LES和DES方法的歧管壁面壓力脈動結(jié)果,進(jìn)行頻域轉(zhuǎn)換和聲學(xué)計算,得到聲壓級頻譜圖,對比兩種方法解得的頻譜圖,發(fā)現(xiàn)兩條聲壓級譜線幾乎重合,只有個別峰值存在差異,說明兩種方法的流場結(jié)果所解得的聲場分布是幾乎相同的。之后,用進(jìn)氣口噪聲試驗數(shù)據(jù)驗證了本文模擬結(jié)果的準(zhǔn)確度,也證實了DES方法在氣動噪聲預(yù)測中的應(yīng)用潛力。通過模擬結(jié)果和壓力邊界頻譜圖的對比,可以區(qū)分出歧管的氣動噪聲中兩類峰值,以分別采用不同的降噪方法。最后將本文的氣動噪聲預(yù)測方法,應(yīng)用于一款發(fā)動機(jī)的進(jìn)氣歧管設(shè)計中,預(yù)測其進(jìn)氣噪聲,并對該歧管的聲場結(jié)果進(jìn)行分析,為進(jìn)氣系統(tǒng)相關(guān)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化和改進(jìn)提供依據(jù)。
【圖文】：

第一章 緒 論H 方程便描述了這個傳播過程，求解方程便可得到測點聲場。聲類比方化了氣動噪聲模擬過程，由于 FW-H 方程只能計算遠(yuǎn)場噪聲，計算近場的噪聲準(zhǔn)確度欠佳，研究人員進(jìn)一步發(fā)展了混合計算方法，基于 CFD的典型聲源，結(jié)合聲學(xué)數(shù)值計算方法，例如聲學(xué)有限元、聲學(xué)邊界元氣動噪聲的數(shù)值計算，如圖 1-3 所示。該方法中流場仿真結(jié)果對氣動噪最為關(guān)鍵。如今經(jīng)過多年的發(fā)展，氣動噪聲的混合計算方法研究取得了展，分別從流場模擬和聲場模擬來看，目前發(fā)動機(jī)的流場模擬方法可以類：基于線性聲學(xué)理論方法和基于空氣動力學(xué)方法。

第一章 緒 論勢和不足；并以試驗數(shù)據(jù)對本方法的模擬結(jié)果進(jìn)行驗證，應(yīng)用于進(jìn)氣歧管的設(shè)計和改進(jìn)。1.4 本文采用的技術(shù)路線本文在進(jìn)氣歧管的氣動噪聲預(yù)測過程中，，先后進(jìn)行了發(fā)動機(jī)一維性能仿真進(jìn)氣歧管內(nèi)氣體流動模擬和聲學(xué)模擬，分別借助了 GT-Power、Star-CCM+和 LMVirtual.Lab 軟件，具體技術(shù)路線如圖 1-4 所示：
【學(xué)位授予單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：U464.134.4

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本文編號：2629671