工程機(jī)械抗性消聲器綜合性能分析與優(yōu)化設(shè)計(jì).pdf

1、發(fā)動機(jī)排氣噪聲是工程機(jī)械最主要的噪聲源，對工程機(jī)械整機(jī)噪聲水平的高低具有重要的影響，消聲器是控制排氣噪聲的主要手段。消聲器設(shè)計(jì)水平的提高對于提升我國工程機(jī)械NVH性能具有重要的意義，傳遞損失和壓力損失是評價(jià)消聲器綜合性能的兩個(gè)非常重要的評價(jià)指標(biāo)。消聲器技術(shù)的提高將有助于擺脫我國部分消聲器依賴進(jìn)口的劣勢，提高國產(chǎn)消聲器的競爭力，具有良好的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。因此，對于消聲器綜合性能的研究是十分必要的。
　　本文以“工程機(jī)械NVH關(guān)鍵

2、技術(shù)研究”為背景，以常用的基本消聲單元為研究對象，運(yùn)用聲學(xué)有限元法和計(jì)算流體動力學(xué)方法，對擴(kuò)張式、穿孔式和共振式三種典型抗性消聲單元的聲學(xué)性能和阻力特性進(jìn)行深入系統(tǒng)的分析和討論，具有重要的理論意義和應(yīng)用價(jià)值。
　　首先，對簡單擴(kuò)張式消聲器、多出/入口消聲器、多級擴(kuò)張腔式消聲器、直通/橫流穿孔消聲器及其串并聯(lián)結(jié)構(gòu)以及赫姆霍茲消聲器及其串并聯(lián)結(jié)構(gòu)的聲學(xué)性能進(jìn)行了研究，分析了各結(jié)構(gòu)參數(shù)、結(jié)構(gòu)布置形式、流速變化和溫度變化等因素對消聲器傳遞

3、損失的影響。研究結(jié)果表明，擴(kuò)張式消聲單元的傳遞損失與其結(jié)構(gòu)參數(shù)密切相關(guān)，如擴(kuò)張比、排氣管位置等，內(nèi)插管結(jié)構(gòu)和多擴(kuò)張腔可以有效消除通過頻率，提高擴(kuò)張式消聲單元的消聲性能。穿孔式消聲單元具有良好的高頻消聲性能，其傳遞損失除了受到上述參數(shù)的影響外，還與穿孔結(jié)構(gòu)的相關(guān)參數(shù)密切相關(guān)，如穿孔率、穿孔管壁厚等。共振式消聲單元的共振消聲峰值主要與共振腔體積、喉管長度及截面積有關(guān)，共振式消聲單元的串、并聯(lián)使用可以有效增加共振消聲器的消聲頻帶及共振頻率。流

4、速的變化主要影響消聲器的低頻消聲性能，而溫度的變化主要影響消聲器的高頻消聲性能。
　　其次，對上述研究的各經(jīng)典消聲單元的流體動力學(xué)性能進(jìn)行了研究，討論了各消聲單元在不同入口流速、結(jié)構(gòu)參數(shù)條件下的壓力損失的變化，分析了消聲器內(nèi)部流場分布的特點(diǎn)。研究結(jié)果表明，消聲單元的壓力損失隨入口流速的增大而增加，且消聲器的壓力損失與入口流速近似成二次方關(guān)系，流速是除結(jié)構(gòu)參數(shù)外影響消聲器壓力損失的主要因素。擴(kuò)張式消聲單元的壓力損失與其結(jié)構(gòu)參數(shù)密切相

5、關(guān)，如擴(kuò)張比、擴(kuò)張腔長度，排氣管位置等。在同等條件下，內(nèi)插管消聲器的壓力損失比簡單擴(kuò)張腔消聲器小，而簡單擴(kuò)張腔的壓力損失又比旁支式消聲器、反流式消聲器及多出口消聲器小。旁支式與反流式消聲單元的壓力損失遠(yuǎn)大于簡單擴(kuò)張式消聲器的壓力損失，且前者存在臨界結(jié)構(gòu)參數(shù)，在該結(jié)構(gòu)參數(shù)下消聲器的壓力損失最大。對于穿孔類消聲單元，當(dāng)穿孔結(jié)構(gòu)主要起共振消聲作用時(shí)，消聲單元的壓力損失很小;當(dāng)穿孔結(jié)構(gòu)作為氣流必經(jīng)的流動通道時(shí)，消聲單元的壓力損失相對較大。溫度變

6、化對擴(kuò)張式消聲器、穿孔管式消聲器氣動性能的影響十分顯著，仿真分析消聲器的流體動力學(xué)性能時(shí)，溫度的影響是不可以忽略的。
　　最后，結(jié)合對消聲單元結(jié)構(gòu)的聲學(xué)性能及流體動力學(xué)性能的研究結(jié)論，對某型壓路機(jī)的原型消聲器進(jìn)行了仿真分析，優(yōu)化了消聲器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，提高了原消聲器在中低頻段上的消聲量，同時(shí)降低了消聲器的壓力損失。介紹了消聲器傳遞損失的實(shí)驗(yàn)臺架、測量系統(tǒng)及相關(guān)的測量方法。總結(jié)了高性能抗性消聲器設(shè)計(jì)的基本流程，較傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)模式有了較大的