双模式消声器流体动力特性试验与数值模拟

为了探索双模式消声器的工作特性,设计共振腔式双模式消声器,测量不同入口气流流速条件下阀门的开度、消声器压力损失及出口声压。重点研究消声器入口流速、阀门开度、消声器压力损失之间的变化关系,讨论阀门打开和阀门关闭两种状态对消声器出口气流再生噪声的影响。试验结果表明:阀门开度随消声器入口气流流速的增大而增大,但成非线性;双模式消声器压力损失以及出口处的气流再生噪声都随着气流流速的增大而增大,但与无阀门设计的消声器相比,消声器压力损失和出口气流再生噪声均较低,并且压力损失降低的幅值随气流流速的增大而增大。在试验的基础上建立消声器内流流动三维稳态数学模型,并针对试验工况进行数值模拟,获得消声器内流场的压力、速度分布特性。仿真与试验结果基本吻合。

双模式消声器气流再生噪声试验与仿真

为探究双模式消声器气流再生噪声,搭建了消声器试验台架,采用双传声器传递函数法和消声器静态传递损失法,在不同进口流速下,测量了双模式消声器在阀门关闭和打开状态下出口端气流再生噪声入射声功率和尾管噪声。试验结果表明,阀门打开时气流再生噪声与尾管噪声均降低,出口端气流再生噪声入射声功率最高下降1.1dB,尾管噪声最高下降2.3dB,直接验证了双模式消声器有助于降低气流再生噪声的特点。在试验基础上,建立了双模式消声器三维模型,通过Fluent有限元软件对消声器内部流场进行数值仿真,获得了消声器内部压力、气流流速及湍动能的分布特性。仿真结果表明,阀门打开时消声器内部压力、气流流速及湍动能均比阀门关闭时低。仿真和试验结果基本吻合。

双模态消声器低频消声特性分析及应用

低频阶次噪声占居排气噪声的主要成分,且对排气噪声声品质有着重要影响,双模态消声器对于排气低频噪声具有良好的控制效果,但目前还缺乏深入的消声特性分析及快捷的实际应用设计方法。建立最简双模态消声器结构,通过三维数值仿真,发现双模态消声器具有低频消声峰值,且随着阀体开度的增加,峰值频率向高频方向移动,并通过声压云图分析确定发挥低频消声作用的腔室。针对双模态消声器中的共振腔部分,通过一维/三维混合仿真方法,提取阀体结构的声学参量,建立基于集总参数的声学特性预测模型。仿真分析发现随阀体结构开度变化的阀体部分声质量抗,是影响消声峰值频率移动的关键。通过集总参数预测模型设计了匹配某款汽车的双模态消声器,并通过数值仿真及传递损失实验验证了设计参数的正确性。进行实车测试,结果表明匹配设计的双模态消声器降低了排气四阶噪声,验证了提出的正向匹配设计方法的有效性。

双模式消声器性能优化设计方法的研究

双模式排气消声器在发动机低速转动时具有良好的低频消声效果,而在发动机高速转动时能够减少发动机传递功率的损失,提高燃油经济性,但却很难保证消声器的降噪量。降噪量和功率损失两者之间存在相互矛盾,为解决这一问题,现采用正交试验的方法和计算机仿真模拟的方式,通过对双模式消声器的内部结构参数进行设计和筛选,得出最佳的设计方案。分析结果表明,优化后的消声器在不影响发动机低转速消声量的同时,可使发动机功率损失减少将近一半。