涡轮增压发动机进气消声器设计与声学性能数值分析

根据涡轮增压发动机进气噪声特性，设计两套进气消声器，建立进气消声器声学性能计算的有限元模型。使用贴附有吸声材料穿孔管声阻抗的修正公式和硅酸铝岩棉的声学特性参数，有限元法计算获得的消声器传递损失与实验测量结果吻合良好。最后分析组合结构对进气消声器声学性能的影响。     

穿孔管消声器声学特性的有限元分析

三维有限元法被发展用于预测和分析穿孔管消声器的声学性能。直通穿孔管消声器和三通穿孔管消声器传递损失的有限元计算结果与实验测量结果吻合良好,表明了三维有限元法预测穿孔管消声器声学性能的适用性和精度。进而有限元法被用于研究几何结构对三通穿孔管消声器声学性能的影响,结果表明,中间管插入端腔会使共振频率向低频偏移,在三通穿孔管消声器的右侧增加端部共振器能获得良好低频消声效果。     

国五标准柴油机排气系统声学性能研究与设计

针对满足国家第五阶段排放标准的排气系统,设计具有良好消声性能的消声结构。首先通过实验分析的方法研究发动机排气声源特性,发现与发动机点火频率相关的低频阶次噪声在排气噪声中占主导地位。然后基于平面波理论计算催化转化器传递损失,通过GT-Power声学仿真与阻抗管传递损失测试进行验证,分析出载体在中高频具有良好的消声性能,这种性能可以使其代替吸声棉对排气中的高频气流噪声产生很好抑制效果。基于发动机声源特性以及催化器的声学性能,设计出针对低频噪声的消声器方案,并针对长尾管的声模态共振问题,在尾管中添加穿孔管消声器,降低特定转速下的模态噪声。实验表明设计方案达到预期的消声效果,且与相同型号发动机的国四标准排气系统对比具有更低的排气背压,可提升发动机效率与燃油经济性。     

穿孔管阻性消声器声学特性的有限元分析

将有限元法应用于预测穿孔管阻性消声器的声学性能。直通穿孔管阻性消声器传递损失的有限元计算结果与实验测量结果吻合良好,表明了有限元法预测穿孔管阻性消声器声学性能的适用性和精度。进而有限元法被用于研究吸声材料的填充密度(流阻率)、吸声材料的厚度和穿孔率对穿孔管阻性消声器声学性能的影响,结果表明,增加吸声材料的填充密度,可以改善中高频消声性能,并使峰值频率向低频方向移动;增加吸声材料厚度,可以改善阻性消声器的中高频消声性能,而对低频声学性能影响较小;膨胀腔包覆吸声材料可以改善中高频消声效果,同时消除通过频率;增加穿孔率,可以提高穿孔管阻性消声器的高频消声性能,并使共振峰向高频方向偏移;吸声材料背后增加空气腔,可以在较宽的频率范围内获得较为平坦的消声曲线。     

进气系统微穿孔管消声器设计与优化

针对某车型进气系统在高转速时的宽频带进气噪声问题,提出了一种多腔微穿孔管消声器结构。根据传递矩阵法,建立了有流条件下多腔微穿孔管消声器传递损失计算模型;针对研究车型进气口噪声的频谱特性,采用多种群遗传算法对多腔微穿孔管消声器的结构参数进行优化设计,通过阻抗管台架和实车测试验证了消声器消声效果。结果表明,优化的多腔微穿孔管消声器能够有效拓宽降噪频带,消声器传递损失预测结果与实验测试结果一致,验证了所提出的传递损失计算模型的准确性及优化算法的有效性;在实车进气系统中采用该微穿孔管消声器后,进气噪声在600~1800 Hz中高宽频段以及200~400 Hz低频段均有明显降低,证实了所提出的多腔微穿孔管消声器的实际宽频消声特性。     

排气消声器传递损失的实验测量与分析

介绍消声器传递损失的测量方法,包括声波分解法、两负载法、两声源法和脉冲法。在消声器声学性能试验台上采用两负载法测量无流和有流时简单膨胀腔和直通穿孔管消声器的传递损失。测量结果表明：穿孔率对穿孔管消声器低频消声性能影响较小,对中高频消声性能影响较大,增加穿孔率能够拓宽穿孔管消声器的有效消声频率范围;气流对直通穿孔管消声器的声学性能有一定影响,穿孔率越低影响越大,随着流速的增加,低频段传递损失变化不大,高频段的传递损失显著增加。     

柴油机SCR催化转化消声器的消声性能

采用声学有限元法对抗性消声器进行模拟,分别研究侧置进气插入管和穿孔管消声器的消声性能。以侧置进气插入管为基础,对末端腔体不同布置形式进行研究。然后将SCR催化剂载体耦合到消声器中,计算出SCR催化转换消声器的传递损失。结果表明,该催化转换器具有较好的消声效果。     

穿孔管阻性消声器消声性能计算及分析

一维解析法和三维子结构边界元法被用于计算和分析穿孔管阻性消声器的消声性能，以及考查消声器内非平面波对消声特性的影响。直通穿孔管阻性消声器传递损失的预测结果与实验测量结果比较表明：一维解析法只适合于消声器的低频声学性能计算，对于高频声学性能的精确预测需使用三维计算方法。边界元法进而被用于研究吸声材料的填充密度（流阻率）和几何参数对穿孔管阻性消声器消声性能的影响。增加吸声材料的填充密度、穿孔管的穿孔率和穿孔长度、以及吸声材料的厚度，均能有效地改善阻性消声器的中高频声学性能，而对消声器的低频消声效果影响较小。     

汽车进气系统噪声仿真分析及优化

发动机的进气系统是汽车主要的噪声源之一,加强对此系统噪声控制是解决车辆噪声的一种有效途径。针对某款发动机进气系统噪声问题,应用CAE手段对此系统进行声学传递损失仿真计算,发现其存在的消音缺陷,并采用穿孔式消声器对进气系统进行噪声优化,解决原系统在消声上存在的问题,达到良好的效果。     

耦合共振型进气消声器声学特性分析

为了拓宽消声频带、提高消声量,克服传统串并联腔体结构安装空间大等缺点,研究了一种新型耦合共振型进气消声器．利用一维平面波理论探究了Helmholtz消声器的消声机理;为准确模拟消声器突变结构处的高阶次声波,建立了并联共振腔结构和新型结构Helmholtz消声器的声学有限元计算模型;计算、分析、比较了各结构的消声特性,重点研究了新型结构尺寸参数对其共振频率与传递损失的影响．计算结果表明：由于腔体间空气耦合共振作用,两腔耦合共振型Helmholtz消声器具有3个共振频率;两共振腔连接管的长度与直径是影响该结构消声性能的关键尺寸,减小连接管长度或者增大直径都可以拓宽消声器的消声频带,提高消声性能．这将为主动、被动耦合共振型进气消声器的设计提供重要参考．     

穿孔管串并联耦合消声结构研究

涡轮增压器进气管道的气动噪声严重影响着汽车的安全性和舒适度,由于穿孔管对中高频率宽频噪声具有良好的消声性能,因而得到广泛应用。该文设计一种模块化穿孔管串并联耦合的消声器结构,在分析消声器在常温无流与气固耦合状态下的模态频率与振型的基础上,研究气流流速对消声器模态频率和振型的影响规律以及消声器内部的气流再生噪声,气流的存在抑制消声器的消声效果,但并不改变整体趋势。利用COMSOL软件声固耦合模块计算消声器的传递损失,仿真结果表明该消声器在470-4500 Hz频率范围内的传递损失幅值均为20 dB及以上,有效地衰减中高频率噪声。实验结果与仿真结果的上限频率和下限频率基本吻合,但在2400-3500 Hz频率范围内幅值偏差较大。     

多腔穿孔管消声器传递损失参数灵敏度分析

传递损失作为穿孔管消声器声学性能的评价指标,可以采用有限元法计算。文章提出数值联合仿真方法计算其传递损失,并与试验结果进行对比验证。进而采用该方法结合正交实验法研究多腔穿孔管消声器传递损失参数灵敏度。研究结果表明,数值联合仿真方法可以准确计算穿孔管消声器传递损失,比传统方法节省2/3的时间。在中频段,进出口管半径、扩张腔半径和第一腔结构参数对多腔穿孔管消声器传递损失影响明显。     

穿孔管与超材料薄膜耦合的消声结构的设计及性能研究

用于消减宽频带低频噪声的消声器的结构尺寸较大,且消声性能较差。因此,利用穿孔管的宽带消声特性和膜结构对低频噪声良好的消声性能,设计了穿孔管与超材料薄膜耦合的消声结构。分析了消声结构的消声机理,仿真分析了消声结构参数对消声性能的影响。结果表明：主管道内声波与消声结构谐振系统的耦合强度越大,薄膜的振动越剧烈,反射回上游管道的声波越强,则传入下游管道的声波越弱;消声结构传递损失峰值所对应的频率与超材料薄膜的第1阶共振频率基本一致。设计了螺旋形消声结构,对其消声性能进行仿真和实验测试,结果表明仿真结果与实验结果吻合较好。研究结果可为宽频带低频噪声的控制提供有益参考。     

消声器气流再生噪声测试技术研究

摘 要：基于双传声器传递函数法,发展了一种采用传声器间距组合的消声器气流再生噪声测量方法。通过对三种取样管声场和流场分析,重点比较了其导流透声效果,分析表明选取的取样管能真实反映主管道内的声压,且导流透声结构对主管道内声场和流场的影响较小。在无气流条件下,试验验证了声场仿真计算的结果。在设计的试验台上对一穿孔管消声器测试表明：研究的测量方法以及研制的试验台能够较准确的测试消声器在不同气流速度下的气流再生噪声。     

隔膜抽气泵用复合微穿孔管消声器优化设计

针对某隔膜抽气泵的排气噪声频谱特性,提出了一种高效宽频的串并联复合微穿孔管消声器。推导了复合微穿孔管消声器传递损失的数值计算模型,并基于此模型利用Isight软件集成Actran和Matlab软件,采用多种群遗传算法对复合微穿孔管消声器的平均传递损失进行优化,来扩宽消声频带提高消声性能。对优化的消声器进行试验测试,结果表明,采用优化后的串并联复合微穿孔管消声器,其隔膜抽气泵排气噪声在全频段内都有明显下降,总声压级下降10 dB（A）,在最关心的1 000～5 000 Hz频段内,消声量最高达到了22 dB（A）。试验研究证明,所提出的复合微穿孔管消声器及其优化设计程序为控制宽频带噪声提供了一种高效可行的方法。     

无纺布多孔消声进气管声学特性试验

提出一种用于降低发动机进气系统宽频噪声的无纺布多孔消声管,阐述两载荷法理论并设计两载荷法实验测量其传递损失,为保证实验的可靠性,探讨实验设计要点,其实验结果表明无纺布多孔消声进气管的传递损失频率范围较宽,同时,在整个频率范围内存在幅值波动。根据试验结果可以得出此消声管至少能衰减8 dB的噪声能量,对发动机进气系统声学性能设计提供应用支持。     

穿孔管式消声单元气流再生噪声总功率模型

采用正交试验设计方法确定了穿孔管式消声单元试验样件的具体结构参数,在自行研制的试验台上进行了气流再生噪声测量。根据量纲分析建立了气流再生噪声总功率与结构参数及气流速度的关系模型,利用超静定最小二乘法求解了模型参数,并检验了模型的显著性,利用该模型对气流再生噪声的影响因素进行探讨。结果表明,在显著性水平0.01下,所建模型是高度显著的;穿孔直径和穿孔部分长度的减小均有利于气流再生噪声的降低,而穿孔率和腔体直径对气流再生噪声的影响较小。频谱分析发现,随气流速度增大,气流再生噪声突出峰值频率有向中高频移动的趋势,强度也有所增大,在斯德鲁哈尔数为0.2～0.35的范围内,存在一突出峰值频率,该处的声能量约占总能量的60%以上。     

亥姆霍兹消声器自适应控制方法研究

为弥补传统亥姆霍兹消声器消声频带较窄,无法适应噪声频率多变的实际环境的缺点,提出了一种具有自适应调节功能的亥姆霍兹消声器。采用步进电机与曲柄连杆驱动亥姆霍兹消声器腔体的背板移动,从而改变消声频率;利用MATLAB软件进行了数值分析,获得了最优结构;基于LabVIEW软件进行自主降噪控制编程。实验结果表明,当噪声频率从385 Hz变化到860 Hz时,所设计的消声器可以实时调节腔体体积,实现有效消声,且降噪量最高可达24 dB。与传统消声器相比,自适应亥姆霍兹消声器不仅实现了有效消声,而且实现了自适应频率可调,消声能力得到了显著改善。