基于CFD的半主动排气消声器消声性能研究

低速气流时,分别进行了半主动消声器的消声性能理论计算和三维有限元法数值计算.计算结果表明:阀门关闭,半主动消声器能很好地进行低频消声,尤其能进行发动机基频为43Hz及其3倍频的消声.高速气流时,消声器的内部流场分析表明:阀门打开,增大了流通面积,降低了气流速度,压力损失减少了约6倍,从而有效降低了喷气噪声和湍流噪声.     

GT-Power软件的微型车消声器设计与优化

采用GT-Power软件实现了对微型车CN100消声器的设计和优化。通过建立消声器消声性能与发动机工作过程的耦合仿真模型,完成了消声器声学性能和空气动力性的仿真分析。在耦合模型中,插入损失与压力损失可在一次计算过程中同时获得,减少了计算时间。采用仿真和试验验证相结合的方法,针对尾管总体噪声值和四阶噪声值高于设计要求,对消声器进行了改进,改进后尾管的总体噪声值下降了6.4 dB(A),基本达到了设计要求。     

分流气体对冲消声结构的消声性能与压力损失

从排气气流角度出发,利用发动机排气气流自身分流并发生对冲的思路,设计了一种新型消声结构——分流气体对冲消声结构.排气气流分流对冲可有效降低消声器内排气气流速度,减少消声器内湍流噪声的产生,在兼具消声性能的前提下,有效降低了消声器的排气背压,提升了发动机的输出功率.从传统消声结构和分流气体对冲消声结构的数值模拟和试验验证对比结果可见,二者在低频段消声性能相近,但分流气体对冲消声结构在高频段的消声性能优于传统消声结构,且分流气体对冲消声结构在不同入口气流速度下,压力损失比传统消声结构降低均在20%以上.该分流对冲结构还可与传统消声单元耦合,有助于进一步提升消声器的综合性能.     

某款发动机排气消声器的改进设计

本文通过试验获得原消声器的插入损失数据,分析了消声器消声后的声音频谱特征,识别出未被消声器抑制的噪声源频段。利用建模软件和网格划分软件,分别建立了该消声器的三维模型和有限元模型,通过声学分析软件对消声器的声结构进行了声场分析,获得了该消声器的消声频谱特征。基于试验和数据分析结果,根据抗性消声理论改进了该消声器的结构参数及布置形式,设计出一种新型抗性消声器。仿真结果表明:新结构消声器的主要性能明显优于与原结构消声器,满足总噪声小于90dB的工程要求。     

柴油机后处理器消声性能分析

应用一维热力学分析软件对某柴油机组合式后处理系统进行建模仿真,基于仿真分析结果并根据相关消声知识对组合后处理系统结构进行优化改进。分析改进后的消声性能,计算相关传递损失和插入损失。结果表明:改进后传递损失在大部分频谱范围内均有明显上升,上升范围为6～20 dB;插入损失由28.01 dB提高到28.5 dB,提高1.75%;排气背压差为由24 kPa降低到16 kPa,降低33.33%。消声性能提高,压力损失降低,发动机实际工作性能得到提高。     

抗性消声结构声腔模态对其消声特性的影响研究

为分析抗性消声结构声腔模态对消声器消声性能的影响,以典型3种抗性消声结构为对象,基于有限元法计算了其传声损失及扩张腔室的声模态,分析了扩张腔室声模态和进出口管位置对传声损失的影响规律。研究结果表明:扩张腔室的声模态和进出口管布置对抗性消声结构传声损失的影响非常显著。只有在极低的低频范围内,抗性消声结构的传声损失与基于一维平面波理论模型的传声损失结果才相吻合,进出口管布置位置对传声损失的影响才较小。消声器的进出口管布置位置对腔室的高阶声模态抑制和激发有重要影响,将进出口管布置在扩张腔室声模态节点区域能显著改善消声器中高频消声性能。对某汽车消声器进行改进设计,改进后平均传声损失提高了15.8dB。     

柴油机反相对冲排气消声器声学特性的模拟和试验

提出了一种利用声波反相抵消降低柴油机排气噪声的主要成分、利用气流反相对冲降低气流速度从而降低气流再生噪声的新型消声方法。以CG25型单缸柴油机为样机,对新型原理消声器的声学特性进行了模拟和试验分析。研究结果表明:反相对冲新型排气消声器在110Hz左右和300~500Hz的低频段消声效果显著,且在柴油机的标定转速下(2200r/min),反相对冲排气消声器的插入损失近乎原装消声器的两倍。     

基于传递矩阵法的排气消声器改进设计

采用传递矩阵法,基于MATLAB软件编制程序对原消声器的插入损失进行了预测、分析以及优化,结合实机通过实验验证了优化的效果.实验结果表明,优化后的消声器比原消声器的插入损失提高了1.5dB(A),说明采用传递矩阵法对消声器进行改进设计为一有效的手段.     

混合电动车辅助动力系统噪声控制

研究开发了混合动力电动车（HEV）中的辅助动力系统,采用一台小排量的发动机组成发电机组,既可以给电池组充电,发动机也可以直接驱动空调系统。为了降低发动机的噪声,采用了二级消声系统,设计了一个扩张室式抗性消声器作为前消声器,保留原发动机消声器为后消声器。试验表明：二级消声系统对降低中、高频噪声效果较好,但对低频噪声效果不是很明显;在对发动机动力性能影响不大的情况下,整个转速范围内发动机排气噪声平均下降5dB左右,可以有效降低发动机排气噪声。     

排气消声器消声性能优化设计研究

首先基于COMSOL软件建立了某型消声器的声学仿真模型,然后研究了消声器的主要结构参数对其传声损失的影响,最后基于正交试验理论对消声器的结构参数进行了优化设计研究。研究表明,在低频区域消声器的外壳直径和声腔个数对消声器传声损失的影响并不明显,随着排气噪声频率的增高,外壳直径和声腔个数对传声损失产生了较明显的影响;随着消声器直通管直径的减小,消声器的传声损失逐渐增加,与原消声器相比,正交优化设计后的消声器的消声性能得到了明显的提高。     

CPCD5型内燃叉车排气消声器的设计与研究

本文叙述了根据CPCD5型内燃叉车降噪需要,经济合理地确定其排气消声器目标消声量之方法。结合叉车配用的X4105CQ 型柴油机排气噪声所需消声量频率特性,设计了新型消声器并经发动机台架稳态工况试验,取得显著的降噪效果。文中还给出估算多级扩张式消声器传递损失及对给定排气噪声所具消声量的实用公式。     

共振式消声器气流再生噪声发生机理研究

在消声器模拟试验台上,对共振式消声器声学性能进行试验。结果发现:气流速度较低时,消声量基本保持不变;气流速度较大时,消声器的消声量为0,甚至为负值,由气流产生的再生噪声所致,说明气流是影响共振式消声器消声性能的重要因素。对高速气流产生的再生噪声频谱分析结果表明:马赫数在0.167~0.193之间时,空腔Rossiter 2阶和4阶振荡模态被激起,频率符合Rossiter空腔半经验公式。声模态和流场分析结果表明:剪切层的不稳定产生了气流噪声,激起了共振腔消声器腔体的声模态,导致气流与噪声耦合,揭示了共振腔消声器气流再生噪声的产生机理,为进一步进行消声器内部流场优化、抑制气流再生噪声和动态性能分析提供了重要依据。     

某发电机组用柴油机消声器的设计与计算

以某100kW发电机组用柴油机在100％负荷时消声器进口处噪声的实测数据为条件，根据进口处排气噪声的频谱特性，对该柴油机的消声器进行了重新设计，并通过三维声场计算的方法对其在125～4000Hz倍频程及315Hz共七个频率进行计算。结果表明所设计的消声器主要频段的隔声量最小为32dB，从而达到设计要求，为同类柴油机消声器的设计提供了参考。     

反相对冲柴油机排气消声器声学特性

针对柴油机传统排气消声器中低频消声性能差,排气背压高的问题,提出了一种基于反相对冲的新型消声原理.对基于新型原理消声单元的消声特性进行了理论建模,建立了其消声性能与结构参数间的关系.为了验证上述原理的正确性,以CG25型单缸柴油机为样机,设计试制了3种不同参数的反相对冲消声器.对安装3种消声器、5种转速下柴油机排气噪声的总A声级、倍频程声压级及详细频谱进行了测试分析,并与不装消声器及样机原装传统排气消声器下的排气噪声进行了比较分析,初步验证了该消声原理的正确性.     

基于三维数值分析的柴油机排气消声器性能改进

针对某柴油机排气噪声过大问题,设计适合独立测试排气噪声的台架试验,基于测试的排气频谱,结合数值仿真,研究了原消声器的性能缺陷,其中高频是重点针对的频段．通过减小穿孔直径、减少穿孔结构、增加共振腔和设计理想扩张腔,综合考虑改进方案的压力损失、流体再生噪声和声学性能,其仿真性能表现较原消声器有较大提高．最终,通过发动机台架...     

不同结构消声器内部流场的比较

通过对两种不同结构消声器内部流场的模拟，研究了气流对消声器的影响。以两种典型消声器Ⅰ和消声器Ⅱ为例，对内部流场进行对比分析。消声器结构不同，内部产生的涡流也不同，气流经过消声器Ⅰ的内插管后，进入第二腔产生两处大的涡流，而消声器Ⅱ有4处大的涡流，强度也比消声器Ⅰ的大。模拟计算出的入口绝对压力可以作为设计优化消声器结构流动阻力大小的依据。消声器尾管采用穿孔管，可以对消声器再生噪声在出口处进行衰减，但同时也增加了流动阻力。     

排气消声器声场的有限元法分析

本文对S195柴油机的排气噪声进行了详细试验和理论研究。通过试验测量了S195柴油机的排气噪声频谱,并且对采用不同膨胀比消声器的消声效果进行了试验研究。此外,研究了不同穿孔板位置对简单膨胀腔消声器排气噪声的影响。运用有限元方法对消声器的声场进行分析,并与试验结果对比。由于对计算模型进行了简化,所以计算结果与试验结果有差异,但是两者的趋势是一致的。     

挖掘机用复杂结构排气消声器的CFD仿真研究

建立了某挖掘机用复杂结构排气消声器的仿真模型,并利用CFD技术对消声器某入口流速下的流场进行了仿真,分析了该消声器内部气体的流动特性及压力分布特性,通过追踪消声器内部气体的踪迹发现内部的漩涡产生了较大噪声及压力损失,随着入口气体流速的增大,消声器出入口压力及总体压力损失都呈类 似于抛物线的规律变化.研究了试验和仿真环境中,不同工况下消声器的压力损失,各种工况中,误差率在最低速时仅为5.5%,最高速时达到了20.5%,说明入口流速对于仿真结果有很大的影响.研究表明CFD方法研究消声器压力损失的有效性.     

预测柴油机排气消声器消声量试验方法研究

采用白噪声信号作为标准声源的输入信号，在常温无气流条件下对消声器实物模型进行了静态放声试验。使用消声器倍频程消声量的测量结果，并应用相似准则，推算出消声器在高温条件下各频带的消声量，从而计算出消声器的总消声量。将此方法应用于某一型号船用高速柴油机排气消声器，将通过放声试验推算的结果与实际配机试验的倍频程数据进行对比分析，结果表明该方法用于预测消声器消声量是可行的。