文档介绍：摘要
作为降低和控制车辆排气噪声的一种有效手段,消声器在发动机排气系统中得到了广泛的应用。当前消声器的设计理论,一般都是基于平面波假设,并忽略了气流再生噪声的影响。实际上消声器都是在有气流通过的条件下工作的,必然存在气流再生噪声,有时气流再生噪声甚至很大,在消声器中的声传播也往往存在非平面波模式,这些实际因素导致现在消声器的设计计算结果与实际消声效果往往相差悬殊。因此,本文对消声器在考虑再生噪声等实际因素下的设计技术进行研究。
作为认识气流再生噪声的基础,首先对喷管引起的喷射噪声进行了数值分析和试验研究。通过计算流体力学方法计算出了喷射流的速度场分布和湍流动能分布,使用计算空气声学的方法,得到了喷射噪声的频谱特性。通过声强法分别对直口喷管、直线渐开喷管和圆形喷管的喷射噪声的声功率进行了测量,结果表明三种喷管喷射噪声的声功率大小差别不大,但指向性有很大的差别,圆形渐开喷管喷射噪声更易于发散辐射。通过研究喷射噪声强度与离管口距离的关系并结合湍流动能分布得出,喷射噪声是由势核周围的气流混合区剪切层内的湍化气流引起的。
针对消声器气流再生噪声问题,通过试验研究了两种气流速度下不同插入管方式的单扩张腔消声器的气流再生噪声,分析其频谱表明,气流再生噪声的峰值频率随着进口管和出口管间距的缩小而略有升高。当进、出口插入管距离较近且气流速度较高时,产生了一个能量很大的啸叫声。通过分析插入管方式对气流再生噪声声功率的影响,总结得出不同的插入管方式,气流再生噪声随插入深度的变化趋势不同。对比了两种气流速度下气流再生噪声声功率,结果表明,随着气流速度的增加各种插入管方式的单扩张腔消声器的气流再生噪声都有所增加,但增加的幅度有很大的差别,说明不同的插入管方式的消声器气流再生噪声对气流速度的敏感程度不一样。探讨了消声器气流再生噪声的数值计算方法,基于气动噪声理论,通过声学分析方法计算出了消声器出口处的气流再生噪声声功率,与实验测得声功率趋势吻合。
最后以某抗性多腔消声器为研究对象,着重分析了其空气动力性能。根据气流再生噪声研究得出的结论,针对消声器的空气动力性能方面的设计缺陷,对消声器结构进行了改进。结果表明,结构改进降低了消声器内部的气流速度、湍流动能和压力损失,明显降低了消声器的气流再生噪声。
关键词:消声器,气流再生噪声,声功率试验,喷管,消声器设计
ABSTRACT
As a effective way of controlling vehicles noise, muffler has been widely applied in exhaust system of engine. Current theoretical research of muffler is based on plane wave approximation, and the effect of flow induced noise is neglected. Actually muffler is working on a condition with flow, so the flow induced noise is exist in muffler, and sometimes the noise is quite strong. The sound propagation in the muffler es nonplanar wave model. These factors induce that putational results are different from these in the engine real process. So, the design technique of muffler considering the flow induced noise is researched in this paper.
As a foundation of researching flow induced noise, jet injection noise is researched using numerical and experimental methods. The velocity and turbulent ic energy distribution is calculated putational fluid dynamics (CFD) method. The spectrum characteristic of flow induced noise is calculated putational aero-acoustics (CAA) method. Sound power of district