简单扩张式消声器的CFD仿真

用CFD软件FLUENT对两种不同结构形式的简单扩张腔消声器的速度场、压力场进行三维稳态流动数值模拟,研究相应压力损失随入口流速的变化趋势.研究结果表明:内插管对消声器的流场和压力损失有较大的影响,带内插管的消声器阻力损失比未带内插管的要小,原因是内插管对气流产生导流的效果.     

小排量发动机消声器性能仿真计算与优化研究

为满足严格的汽车噪声法规以及对汽车舒适度的需求,课题组以某款汽油机消声器为研究对象,将传递损失作为消声性能的评价指标,基于ANSYS软件建立消声器有限元模型,并通过SYSNOIS软件对其模型进行分析计算。利用建模方法模拟分析消声器各个扩张腔的性能,通过模拟实验可以得出以下结论：实验测试消声器第一、第二扩张腔对中低频消声效果较差;由原排气消声器传递损失分析结果可知,第一、第二扩张腔进出口处增加内插管的结构方案最优。仿真结果表明：当进口内插管、出口内插管长度正好为扩张腔长度的0.5倍与0.25倍时,此结构优化方案可有效提高排气消声器的消声性能。     

小型汽油发动机消声器设计研究

利用现有消声器设计理论,针对某款小型汽油发动机的消声器进行结构设计,应用仿真软件Fluent对该消声器的速度流场、压力场和温度场进行仿真分析,同时将该消声器结构中隔板穿孔孔径大小对消声器空气动力性能的影响进行了多组数据对比分析.仿真结果表明:消声器隔板穿孔孔径大小对压力损失影响较大,孔径过小,会引起较大的压力损失;而且孔径增加到一定程度后,压力损失的变化较小,此时,改变孔径大小来改变压力损失将没有多大的意义.通过优化设计,隔板穿孔孔径为6mm时压力损失最小,并对优化后的消声器进行实际噪声测试,结果表明,该消声器降噪效果明显.     

斜扩张管倾斜角度对催化转化器流动特性的影响

采用计算流体动力学模型,利用三维建模软件(UG)对催化转化器进行三维建模,在Gambit中进行计算区域网格化和边界条件的定义.用计算流体动力学(CFD)软件FLUENT对4种不同入口扩张管倾斜角度的催化转化器的速度场、压力场进行三维稳态流动数值模拟.模拟结果表明:催化器入口扩张管倾斜角度对催化转化器的气流分布有很大影响,斜扩张管催化器由于倾斜角的不同,其压力损失也不同,压力损失并不是随着倾斜角的增大而增加,当倾斜角为30°时的压力损失最小;当斜扩张管的倾斜角小于40°时,催化器斜扩张管的倾斜角越大,流动均匀性指数越高,流速分布越均匀.     

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。     

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。     

两腔型双模式车用消声器流场及声学特性分析

双模式车用消声器可以有效降低压力损失,同时降低再生噪声,是一种半主动噪声控制设备。目前对双模式消声器的研究较少,需要进一步了解双模式消声器的内部气体流动情况和低频声学特性。通过流场仿真分析得出了高气体流速下双模式消声器有效降低压力损失的原因,并对结构进行改进,使湍流能量损失降低,减少了压力损失。通过声学仿真得到阀门关闭时共振腔的共振频率,符合亥姆霍兹公式计算结果,证明低频消声效果来自亥姆霍兹共振腔。同时分析了阀门打开时消声器低频消声原理,得出阀门打开后共振频率向右偏移,能够追踪不同转速下的排气噪声。     

收缩管角度对车用催化转化器流动特性的影响

采用CFD软件对3种出口收缩管角度不同的催化转化器的速度场、压力场进行三维稳态流动数值模拟.结果表明,出口收缩管角度对催化转化器的气流分布有很大影响,对于入口扩张管和载体相同的催化转化器,出口收缩管角度越大,其内部气流分布越不均匀,压力损失也越大.     

单缸发动机消声器压力损失的CFD研究

测量了某单缸发动机消声器的入口气流脉冲压力信号.依据消声器的实际物理结构,建立了发动机消声器的仿真模型.考虑单缸发动机的排气特性,提出了使用脉冲压力有效值设置边界条件的方法,运用计算流体动力学(CFD)技术仿真计算了消声器内部压力损失的分布情况.根据仿真结果,分析得到消声器内部产生较大压力损失的环节,有针对性地对消声器内部结构进行了改进.在相同工况下,对改进后的消声器入口气流压力信号进行了测量,并再次进行了仿真计算.结果表明,改进后消声器压力损失明显降低,且在内部分布更加均匀.     

基于GT-Power的乘用车消声器设计

运用GT-Power软件对乘用车的消声器进行设计开发.通过对发动机工作过程与消声器的耦合,根据消声器相关理论并利用GT-Power软件建立分析消声器插入损失与压力损失的模型.在保证压力损失不大于22 kPa的设计要求下,所设计的乘用车消声器插入损失达到31.5 dB(A),较好地满足了消声器的消声性能指标,并且模型的仿真结果与试验结果吻合良好.     

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。     

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。     

内燃机热泵隔声装置及通风技术

针对内燃机热泵机组运行发热量大、噪声频谱特性复杂的特点,设计了一种安装在发动机和压缩机上的带通风系统的隔声罩来降低中高频噪声,对低频噪声设计了双室抗性消声器进行降噪．为了解决隔声罩内部设备散热导致的罩内温度升高问题,详细推导和计算了罩内通风量,设计了罩内的气流形式,模拟了罩内的空气温度场和速度场,得到了该通风方案能够及时有效地排出隔声罩内热量的结论．实验研究了安装带通风系统的隔声罩和双室抗性消声器之后内燃机热泵系统的噪声问题,结果表明,隔声罩和双室抗性消声器配合使用能够使本实验样机的噪声有大幅度的下降．     

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.     

高宽比对空腔流动水动力学的影响

在船舶与海洋工程领域存在广泛的空腔流动，其流动过程较为复杂，湍流结构明显。以三种不同高宽比的空腔模型为研究对象，进行了网格无关性分析，选择合适的网格开展数值计算，探究不同高宽比对空腔流动的影响。采用大涡模拟的方法，获得了不同高宽比空腔流动的流场信息，对其速度分布、压力分布、涡量分布进行分析，发现高宽比小的空腔流动较为复杂，腔内涡流非线性明显，而高宽比较大的空腔流动其速度及涡量分布集中在空腔开口域。本研究为后续船舶工程领域中空腔流动的应用奠定了理论基础。     

摩托车排气消声器声学性能仿真及结构改进

针对某244S摩托车排气消声器,采用有限元法建立了该消声器的声场模型和流场模型,利用SYSNOISE软件对该消声器进行了三维声学仿真,在声场仿真基础上提出对原消声器的改进方案,优化了原消声器内部结构。通过对改进后的消声器进行仿真与台架试验对比,改进后的结构比原消声器在中、高频的消声能力有显著的改善,仿真和试验结果吻合较好,同时流场仿真结果显示,改进后消声器功率损失变化不大,表明对原消声器结构的改进是有效的。     

SIMPLE算法的一个新的改进方案

提出了SIMPLE算法的一个新的改进方案－－MSIMPLE。该采用SIMPLEC中的方法对速度主程进行处理，同时对压力的确定采用SIMPLER中的方法来完成。通过对2个典型的流动传热问题（圆管突扩通道内的流动，正方形空腔内的自然对流）的计算，将该改进方案与SIMPLE，SIMPLEC，SEMPLER算法进行了初步对比，结果表明，改进方案有着更好的收敛特性，并且能节省数值计算的计算时间。