穿孔管消声器声学特性预测的单向耦合计算方法

基于流场与声场之间的单向耦合方法,研究了低马赫数非均匀流对穿孔管消声器声学特性的影响.首先使用CFD方法获取速度场分布,然后通过声学有限元计算得到声压场分布,最后利用基于非线性最小二乘法的曲线拟合进行平面波分解计算得到消声器的传递损失.对于直通和横流穿孔管消声器,传递损失数值计算结果和实验测量结果吻合良好.计算结果表明,在入口马赫数低于0.2的条件下,气流对于直通穿孔管消声器在平面波范围内的声学性能影响较小,而在高频范围内气流的影响作用应当引起重视;横流穿孔管消声器的声学性能对于气流速度的变化更加敏感.     

双层微穿孔管消声器传声损失理论计算与分析

基于一维平面波理论和微穿孔结构吸声理论,推导双层微穿孔管消声器传声损失理论模型,并将理论计算值与三维有限元声学仿真结果进行对比,利用消声器传声损失理论公式,对比双层和单层微穿孔管消声器的传声损失,分析内外层膨胀腔厚度对双层微穿孔管消声器声学特性的影响。研究结果表明:双层微穿孔管消声器在中低频的传声损失要大于单层微穿孔管消声器;增加内外层膨胀腔的厚度,可以提高双层微穿孔管消声器的消声特性;当双层膨胀腔总厚度固定,外层膨胀腔厚度大时,消声器在中低频的声学性能更好。     

穿孔式消声器传递损失计算

针对内燃机排气消声器中采用的穿孔管声学元件,建立数学模型及边界条件,用数值计算方法实现了穿孔管声学元件传递矩阵的计算。并对含有穿孔管声学元件的消声器进行传递损失计算和消声性能分析。本文提出的计算方法对指导消声器设计具有一定的实用价值。     

结构参数对直通穿孔管消声器消声性能影响的数值分析

直通穿孔管消声器具有良好的消声性能和低的压力损失,广泛应用于内燃机进排气噪声控制.为了深入认识其消声性能,文章应用有限元数值分析方法,详细讨论了结构参数对消声性能的影响,结果证明:共振腔体积相同时横截面形状对消声性能影响很小;穿孔管消声器的长度既影响消声频率又影响消声量;消声器共振腔径向尺寸增加,低频消声量增加,共振频率移向低频;穿孔管壁厚、穿孔率和穿孔孔径的改变对低频消声量无影响,主要影响共振频率及中频消声性能.     

微穿孔板消声器结构参数优化研究

为研究消声结构参数对消声性能的影响,建立了消声器声场有限元模型,并在模型边界上施加相应的边界条件,通过计算求得不同结构参数下消声器的传递损失,以分析不同的结构参数对消声器的消声性能的影响。计算发现采用内径20 mm的微穿孔管可有效降低3~6 kHz频段内的噪声,微穿孔管的单节管长应为1/4波长的9倍,管上孔洞按正方形分布,开孔直径0.4 mm,开孔率4.8%。     

“消声器的研究”通过鉴定

“消声器的研究”是江苏省科委计划课题 ,该项目于 1 999年 1 2月在我校通过省科委组织的鉴定 该消声器是针对轻型在用汽车的消声器换装净化消声器而研制的 它由消声元件和催化载体优化匹配构成 该研究建立了消声计算模型软件 ,推导了各种不同的声学元件的传递矩阵 ,同时分析了载体、穿孔板和穿孔管的声学特性 ,编制了汽车发动机和排气系统优化设计软件 专家评审意见和查新资料表明 :该消声器的设计方法在国内处于领先 ;研制的消声器在常用工况的范围内其插入损失超过 30ｄＢ(Ａ) ,大大超过了合同规定的 2 5ｄＢ(Ａ)的指标 ,功率损失也…     

非定常流场和声场有限元内燃机排气消声器研究

 消声器是降低内燃机排气噪声的主要部件。通过设计独立测试排气噪声的台架实验,分析了安装消声器前后的排气频谱特征,对比期望的噪声评价曲线,得到了消声器性能不足的频段主要集中在中高频。根据流体和声学的基本理论,基于三维数值有限元,分析了复杂消声器非定常流动状态下其压力场、温度场、再生噪声场分布和主要贡献的噪声频段,研究了消声器在稳态下的传递损失;通过研究声学传递过程中的空腔模态特征,找到了影响消声效果的主要因素。基于消声器仿真模型,研究了消声单元结构特征与消声性能之间的关系,通过改善复杂消声器的小孔结构和增加吸声材料,采取实验对比分析了插入损失,验证了分析和改进的有效性。本文综合分析了流体、声学以及流体对声学的影响,研究了内燃机排气消声器性能,此系统方法能更全面地了解和改进排气噪声。     

汽车排气消声器内部流场及温度场的数值计算

通过对一典型结构汽车排气消声器进行建模,根据流场计算特点划分网格,利用ANSYS CFX软件对其内部流场及温度场进行数值模拟研究,分析气流速度、温度变化及压力分布对消声器性能(声学性能和空气动力性能)的影响.分析得出结论,设计消声器时必须考虑从结构上消除产生高速湍流和高速气流的可能,且在满足消声性能的前提下尽量减少压力损失,减少穿孔结构能有效地降低压力损失.     

基于响应面法的乘用车消声器声学性能优化

针对某乘用车车内、外消声器中频段(0.5~1.5kHz)降噪能力较差的问题,利用响应面法对消声器在中频段的传递损失进行优化.首先,采用Latin超立方法对插入管长度、穿孔板位置和穿孔率等设计变量进行采样,采用声学有限元法计算各样本点在中频段的传递损失;然后,利用Kriging模型建立中频段传递损失的响应面模型,并验证其计算精度;最后,利用遗传算法对该响应面模型的计算结果进行优化.结果表明,与优化前消声器在中频段的传递损失(27.05dB)相比,优化后消声器在中频段的传递损失(41.38dB)增加了14.33dB,其消声性能得到了明显改善.     

对规则腔与非规则腔消声器声学特性的对比分析

利用计算流体动力学软件及声学仿真软件,进行规则腔及非规则腔消声器内部流体动力学仿真、压力损失计算和传递损失分析,获得了腔体长度一定,截面积相等的圆形截面、椭圆截面和矩形截面的声学特性。仿真结果表明,非规则腔相比于规则腔消声器,异形口截面消声器压力损失更大,消声效果更好。穿孔率对消声器降噪效果有影响,穿孔率为12%时,中高频段噪声降低3.4dB。该研究结果为非规则腔消声器的优化设计提供了参考依据。     

抗性消声器中穿孔板结构的声传递特性

本文利用声波在管中粘滞阻尼方面的理论,研究了存在气流时穿孔板结构的声传递特性。研究表明:穿孔板的声阻与孔板厚度、孔径、穿孔数目、声波频率和气流速度等因素有关。     

快速多极边界元法应用于预测消声器的声学性能

将快速多极边界元法（FMBEM）应用于计算内部声学问题,预测了消声器的传递损失,并与传统边界元法（CBEM）作了比较,验证了所发展FMBEM的正确性.分析和比较了在预测消声器声学性能时单元数和频率对FMBEM和CBEM的计算量和内存需求量的影响规律,结果表明：相对于CBEM,所发展的FMBEM在预测大量单元数消声器声学性能时是高效的;频率对FMBEM的计算量和内存需求量有着重要的影响.     

吸声材料参数对阻性消声器传递损失影响的数值研究

采用改进的Johnson-Allard等效流体模型描述阻性消声器中吸声材料,通过LMS Virtual lab声学有限元分别研究材料的流阻率、孔隙率、形状因子、黏性及热特征长度对阻性消声器传递损失的影响。结果表明材料流阻率越大,两种特征长度越小,消声器传递损失越大;随材料形状因子增大,消声器传递损失曲线向低频段压缩,可根据目标噪声频域特性选择合适的形状因子;常规范围内,孔隙率对传递损失影响很小。这些结果为合理选择吸声材料、优化消声器消声性能提供了参考。     

复杂消声器中穿孔管传递矩阵的研究

在数值解耦分析的基础上,对复杂穿孔管消声器中几种常见的穿孔管结构进行分析,推导出了各自的传递矩阵。与声学有限元分析结果进行比较,结果表明数值解耦分析结果与有限元分析结果在中低频率范围内具有较高的精度。数值解耦分析方法对复杂穿孔管消声器的研究具有一定的指导意义;并且相对于有限元分析节约了大量的时间。     

可压缩偏流条件下穿孔板声阻抗率的分析

从理论上研究了一维可压缩偏流对穿孔声阻抗率的影响，并分析了偏流对穿孔粘滞效应的影响；在实验中，利用真空泵流装置建立了存在偏流时的穿孔板声阻抗率测量系统，测量了一定频率范围内两块不同厚度穿孔板在不同偏流流速时声阻抗率的变化规律．在偏流情况下，穿孔板相对声阻率的理论结论和实验数据吻合很好.     

水消声器阻力损失仿真研究

分析了水管路消声器阻力损失的产生机理，采用CFX5软件建立了五种水消声器模型，对它的稳态流场进行了模拟、仿真，得到了五种结构的水消声器在不同流量下的阻力损失，得到了与实验数据相近的计算结果，同时，误差基本控制在5％以下，说明用CFX5计算水消声器的阻力损失是可行的．     

改善管式反应器内微观混合的途径

提出改善管式反应器内微观混合的基本途径是:减小流体初始微团尺寸和增加局部能量耗散速率。流速、管径、加料位置、体积比,特别是物性,通过影响这两个参数而影响微观混合性能。实验用化学偶合法考察了空管、Kenics静态混合器、湍流促进器、多孔分布板、肋条人工粗糙管及几种喷射器内的混合特性。结果表明,内插件和喷射器均能显著地改善管内微观混合状态。其中以Kenics静态混合器、多孔分布板和带有节流口的喷射器效果最佳。     

既有GRC多孔条板轻质隔墙隔声性能提升实验研究

针对既有建筑中常用的单层GRC(glass-fiber reinforced cement)多孔条板轻质隔墙隔声量低的问题，通过综合对比分析GRC多孔条板双层墙与GRC多孔条板附加复合隔声构件隔墙两种构造的隔声特性，发现复合隔声构造在既有建筑改造中的优势.基于复合隔声构造中的声学材料物理性能以及带有空气间层的复合构造特征等方面的研究，结合复合隔声构造理论分析和实验测试验证.通过优化复合隔声构造，提出GRC多孔条板轻质隔墙附加双层和三层硅酸钙板复合构造的隔声性能综合提升设计方案.研究结果表明:附加复合隔声构造后的GRC多孔条板隔墙有效改善了墙体振动引起的隔声量下降问题，提高了墙体全频段隔声性能.     

火箭整流罩内降噪装置低频声学性能仿真

针对运载火箭整流罩内降噪装置所具有的特殊曲线颈部Helmholtz共鸣器,基于仿真方法研究降噪装置的低频声学性能.应用虚拟阻抗管法分析了Helmholtz共鸣器共振频率及吸声系数与其壁面厚度的变化关系.研究了降噪装置不同安装位置对圆柱空腔内平均声压级的影响.仿真结果表明,随着壁面厚度增加,Helmholtz共鸣器共振频率逐渐趋于刚性壁面的值,但吸声系数先增大后减小.降噪装置不同的安装位置可使空腔内平均声压级相差10 dB以上,在工程应用中需将其放置于空腔模态振幅较大的位置.