基于GT-Power的排气轰鸣噪声控制与优化研究

针对某1.5T三缸发动机车型排气尾管噪声在1 280 r/min、1 550 r/min转速下出现轰鸣声的问题,对其排气系统消声器结构进行优化设计,从而达到消除该轰鸣声的目标。分析了排气尾管轰鸣声的产生原因,并解释了轰鸣产生的机理,得出该轰鸣声是消声器在96~116 Hz下消声量不足的结论。通过GT-Power软件基于传递损失仿真结果优化了排气系统消声器结构,并建立发动机模型,与优化后的排气系统模型进行噪声仿真,仿真结果满足优化要求。在整车半消声室中进行了排气尾管噪声测试试验,测试结果验证了分析结果的准确性,且优化方案排气尾管轰鸣声消失,中高转速下噪声降低2 dB(A)

PREDICTION OF ACOUSTIC PERFORMANCE IN EXPANSION CHAMBER MUFFLERS WITH MEAN FLOW BY FINITE ELEMENT METHOD

The equation of wave propagation in a circular chamber with mean flow is obtained. Computational solution based on finite element method is employed to determine the transmission loss of expansive chamber. The effect of the mean flow and geometry (length of expansion chamber and expansion ratio)on acoustic attenuation performance is discussed, the predicted values of transmission loss of expansion chamber without and with mean flow are compared with those reported in the literature and they agree well. The accuracy of the prediction of transmission loss implies that finite element approximations are applicable to a lot of practical applications.

3Z1.1型柴油机排气系统的降噪优化设计

为了降低3Z1.1型柴油机的排气噪声,在分析该款柴油机排气噪声频谱特性的前提下,设计了一款新型阻抗复合型消声器,并在该消声器上加入小孔喷注降噪结构。结果表明:该型消声器在宽频范围内具有良好的降噪效果,整机噪声下降29.8 dB,满足预期要求。

水下排气降噪试验研究

气体在水下排放时会产生较大的辐射噪声,影响水下设备的工作性能。在排气管路末端安装排气装置,将排放气体以小直径气泡的形式排入水中,针对水下排气噪声特点,为排气装置设计微穿孔板结构排气消音器。通过排气装置等距离线上噪声的分布特点,判断出排气装置的噪声源及其传播途径,为排气装置设计隔声层,并通过试验验证了降噪效果。试验结果表明:采用填充多孔型陶瓷棉的微穿孔板结构消音器,结合排气气泡反射作用,可以有效阻止排气噪声通过排气通道向水中辐射;采用气泡型泡沫板填充的气泡型隔声板,能有效隔离排气装置的辐射噪声。

基于仿真模型与试验汽车排气消声器多目标优化

安装消声器是降低汽车发动机排气噪声的主要手段,其设计的合理性对降低车辆噪声具有积极意义。针对所研究的某改款车型发动机排气噪声超目标进行优化研究,在GT-Power中建立发动机声学仿真模型,为提高仿真计算效率,提出质量流模型代替发动机模型,并使用试验数据对质量流模型进行修正。根据仿真结果,以2 800 r/min、3 000 r/min发动机转速下二阶声压级和2 200 r/min发动机转速下四阶声压级为优化目标,以后消声器结构参数为变量,使用modeFRONTIER软件联合质量流模型,采用modeFRONTIER软件特有的多策略pilOPT算法对排气消声器进行多目标优化。结果表明修正后的质量流模型可以很好地提高仿真计算精度。通过modeFRONTIER进行优化设计,在特定转速2 200 r/min~3 000 r/min,关注阶次的噪声最大降低1.6 dB(A),满足降噪要求,验证优化方法的有效性得到验证,优化效率也得以提高。

拖拉机消声器的研究

本文主要研究了拖拉机等非道路机械的排气消声器的设计,根据拖拉机的作业工况选型消声器,根据所产生噪音的频率,计算降噪参数,在了解消声器工作的基本原理和消声器的构造组成的基础上,有针对性的设计消声器。

6 MW级燃气轮机机组试验台排气消音系统设计分析

燃气轮机是海上平台的主要能源供给设备,其运行的稳定性对平台的安全生产极为重要。目前,进口燃气轮机的维修、测试大多被国外厂家垄断,维修成本高、等待时间长,因此建立燃气轮机自主维修测试体系非常有必要。文章对某型号6 MW级燃气轮机测试试验台的排气消音系统进行设计分析,简要介绍了其流场分析、噪声计算过程及保温层厚度计算过程,并结合分析结果总结了排气消音系统设计优化的方向。

矿用自卸车进排气系统结构设计及研究

基于大型矿用自卸车动力系统的开发设计要求和经验,对进、排气系统布置选型及设计要点进行分析。根据发动机的进气流量要求和使用环境确定空气滤清器选型,实现发动机保护和噪声降低;进排气管道布置应根据发动机要求、阻力要求、工作环境等因素完成设计;矿用自卸车主要使用扩张式消声器,其四种不同的结构形式具有不同的消声特点,若布置空间足够,矿用自卸车推荐采用多节扩张腔串联的方法来增加消声量。

基于基本解法的汽车消声器声学性能分析

为改善汽车发动机的驾驶舒适性并控制外部噪声,本文采用新型无网格数值计算方法对消声器声场进行分析。使用基本解法建立二维与三维消声器声学计算模型,并以满足声学波动方程的奇异基本解为基函数,根据消声器运行工况,给定相应的边界条件。结合提出的算法,设计程序求解,并进行结果测试。通过与有限元法对比,证明此算法在分析二维及三维消声器声学问题上的准确性。同时,应用此方法讨论消声器传递损失的变化规律,分析声学性能。研究结果表明,本文计算性能良好,最大绝对误差仅为2.1074×10-4,保证了计算精度,提高了计算效率;随着汽车噪声频率的升高,传递损失整体呈上升趋势,在800Hz和1400Hz时,传递损失出现峰值,表明在此频段消声器的消声效果最显著,证明本方法在计算三维消声器模型的传递损失方面具有良好的准确性与求解精度,可作为分析声学问题的重要技术手段。该研究可为汽车研发设计提供理论支撑。

汽车排气消声器的三维声学性能分析

在利用三维有限元法研究简单结构的消声器的声学消声性能基础上,对于复杂结构的消声器进行了声学性能预测。数值仿真结果和试验结果的良好吻合表明,三维有限元法适合于研究消声器的声学消声性能,具有相当高的精度。同时利用消声器内部的压力云图研究消声器结构对于声波传播的影响,并且应用三维有限元法进一步研究了穿孔率和穿孔管长度对于复杂结构的汽车排气消声器的声学消声性能的影响。

汽车消声器声学特性的声传递矩阵分析

根据声传递矩阵法,分析了一种汽车消声器的传递矩阵,计算了该消声器的传递损失。并利用M ATLAB软件,分别分析了进气管内伸长度、排气管内伸长度、支撑板间距、穿孔直径、穿孔管壁厚、穿孔管直径对消声器传递损失的影响。结果表明:从总体趋势上看,进气管内伸长度越大,消声器的平均传递损失越大,但内伸长度为30 mm时消声器的平均传递损失最大;排气管内伸长度越大,消声器的平均传递损失越大,但内伸长度为30 mm时平均传递损失最大。支撑板间距对消声器传递损失影响较小,但当支撑板间距为原始长度时,消声器的平均传递损失最大。穿孔直径越大,消声器的平均传递损失越大。穿孔管壁厚越大,消声器的平均传递损失越小。穿孔管直径越大,消声器的平均传递损失越小。

基于声传递矩阵法的汽车排气消声器设计

基于消声器声传递矩阵法,推导了几种非基本声学子结构的声传递矩阵,编制了消声器性能仿真计算及优化程序,利用该程序针对某实际汽车排气消声器进行了结构优化设计,并使该消声器满足该车车外加速噪声控制和实际空间布置要求。在此基础上,对改进的消声器进行了发动机台架插入损失和功率损失实验。结果表明,设计的消声器消声性能良好,其最大消声量达到 22. 9dB(A),且内燃机的输出功率变化不大,满足该车对消声器提出的性能要求。

排气消声器的边界元仿真设计方法

用边界元方法计算了某一摩托车排气消声器的消声性能。结果证明该边界元单元模型正确,计算方法合理。用声模态分析和声压分布图分析的综合方法分析了消声器产生消声低谷的原因,并利用长管道驻波的控制方法加以控制。这一方法对控制以轴向尺寸为主的消声结构的消声低谷非常有效。探索了一种消声器的设计和模拟分析方法。

汽车排气消声器结构形式对压力损失的影响

使用GT-POWER软件计算了3种抗性消声器的压力损失,并与FLUENT软件的计算结果进行了比较以验证软件的计算精度,分析了气流流速变化对消声器压力损失的影响。使用GT-POWER软件建立了发动机和排气消声器的耦合模型,研究了消声器对发动机性能的影响。

内燃叉车排气消声器内流场及温度场数值分析

在排气消声器声学性能的分析中,为了计入气流流速和温度的影响,以某内燃叉车排气消声器为研究对象,基于流场分析理论,利用fluent软件对其内部复杂流场及温度场进行了数值模拟,分析得出消声器内部的速度场和温度场.以消声器内部温度场计算结果为基础,采用Ansys稳态热分析模块,计算得到排气消声器壳体的稳态温度场,并进行消声器壳体温度测量试验.研究结果表明:内燃叉车排气消声器壳体稳态温度场的仿真结果与试验结果在消声器壳体上的位置变化趋势基本吻合,说明了仿真得到的排气消声器壳体温度场可信,排气消声器内部流场及温度场仿真分析正确.

发动机工作过程和排气消声器耦合研究

考虑了发动机排气系统中气体的非定常流动,利用GT-power软件建立了排气消声器和发动机的耦合仿真模型,利用这种方法进行了某轿车的排气消声器设计,在设计时模拟了汽车加速噪声测量过程中的发动机工作过程和消声器的消声特性,以使设计工况更加符合实际的测试工况。

发动机排气消声器传声特性的计算研究

采用有限元法对排气消声器的波动方程进行求解。采用适当的人工边界条件来描述排气口外部的半无限空间 ,通过进气口端正弦扫频激励 ,可求得出口端的响应 ,从而获得该排气消声器系统的传递函数和传声损失。

消声器结构对排气噪声和发动机性能的影响

利用GT-Power软件建立了汽油机与其排气系统的耦合模型,模拟分析主消声器和副消声器的结构对排气噪声、发动机性能以及排气系统参数的影响。最后,根据模拟结果,选择合适的主消声器和副消声器的结构形式,设计出性能优越的排气系统。

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。

汽车消声器声学特性的数值分析与结构改进

利用Sysnoise软件对一汽车消声器进行声场计算,得到消声器的声压分布和传递损失曲线;对消声器结构进行改进,在其内部增设一块隔板和两个穿孔管,并对改进结构进行数值计算。结果表明:低频时声波以平面波的形式向前传播,高频时声波主要以高次谐波的形式向前传播。与原始消声器相比,在600-1 200 Hz的中低频段,以及1 700-1 800 Hz,2 700-2 800 Hz的中高频段,改进消声器的传递损失提高20 dB以上;且在20-3 000 Hz总频段,改进消声器的传递损失平均提高19.8 dB。故改进消声器的消声效果良好。