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。     

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.     

附带共振腔的改进型迷宫密封性能分析

为了提高迷宫密封的性能,受亥姆霍兹共振腔启发,提出了一种改进型迷宫密封.在传统迷宫密封腔上方设计第2个膨胀腔,使气流在腔内进行二次膨胀,增加腔内气流的速度耗散.应用数值方法研究改进型密封的泄漏特性、动力特性和声学特性,并与迷宫密封进行比较.研究结果表明:改进型密封内的气流形成了2个漩涡,使气流膨胀更充分,密封泄漏量降低;改进型密封腔的容积增大,降低了低频切向气流力,提高了密封在低频涡动区内的稳定性;受亥姆霍兹共振腔声学效应的影响,改进型密封提高了对低频噪声的抑制能力.     

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。     

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。     

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。     

用于降低冲击噪声的非线性消声器设计

将非线性振子和亥姆霍兹消声器进行组合,设计出一种具有反射和吸收声压能量两种降噪方式的新型非线性消声器模型,用来降低声管中的冲击噪声。首先基于两种不同的组合方式,设计出两种结构不同的非线性消声器模型a和b;然后从物态方程出发,建立了非线性消声器的数学描述方程;并通过数值仿真,研究了非线性消声器降低冲击噪声的消声性能。结果表明,恰当的设计模型参数,在较宽的频带范围内,非线性消声器模型a和b均能以吸收小部分和反射大部分能量的方式有效降低冲击噪声。两个消声器模型b配合工作时,能以吸收部分能量的方式有效降低冲击噪声。     

两个腔室谐振箱在汽车进气系统降噪中的应用

某中高级轿车加速过程中,当发动机转速为2410rpm及3650rpm时存在明显噪声峰值,试验分析确认主要为发动机进气噪声.为降低该噪声,确定采用增加赫姆霍兹消声器的方法优化进气系统.赫姆霍兹消声器是汽车进气系统中常用的消声元件,通常情况下,消除多个频段的噪声峰值需要设计多个谐振箱,不利于布置空间要求及成本的控制.本文利用两个腔室谐振箱的消声原理,通过LMS Virtual.lab对进气系统进行传递损失分析,针对噪声峰值对应的频率,将原有进气系统谐振箱隔成一大一小两个腔室,达到了消除指定频段噪声的目的,并通过了试验验证.     

横流穿孔管消声器声学及阻力特性的数值分析

横流穿孔管消声器具有较宽的消声频带和良好的消声性能,被广泛应用于汽车排气噪声控制。本文应用三维数值分析方法,研究了横流穿孔管消声器的声学及阻力特性。得出如下结论:穿孔率是影响声学和阻力损失的最重要参数;穿孔直径对声学性能影响较小但对阻力损失影响较大;膨胀腔尺寸和气流速度的改变对声学和阻力损失都产生一定的影响。     

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．     

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.      

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.     

水隔泵的噪声研究与控制

对水隔泵噪声的产生机理及原因进行了分析与研究．阐述了水隔泵机械性噪声与清水阀开度的关系：流体动力性噪声是当清水阀节流时,断面收缩处流速增高所致;气穴噪声是由于清水阀内压力低于流体气化压力,流体急骤地气化而形成的．阐述了噪声对人体及设备的危害．提出了改进阀芯密封形式,改进阀芯结构,在管路设置降噪声设施等控制方法,以降低或消除水隔泵噪声．通过实验证明改进阀芯结构既起到降底噪声作用,又起到泄荷和减小驱动力的作用．     

利用亥姆霍兹共鸣器衰减压缩机阀腔内压力脉动的研究

针对压缩机管路气流脉动问题,提出了一种适用于活塞压缩机阀腔气流脉动衰减的亥姆霍兹共鸣器结构,并对其衰减特性进行了研究,同时建立了某活塞压缩机排气管路气流脉动的三维波动模型,模拟了气柱固有频率及压力脉动波形.实验结果表明:安装亥姆霍兹共鸣器后,压缩机阀腔内的压力脉动幅值降低40.4％,缓冲罐之后的远离压缩机侧的管路内压力脉动幅值变化很小;管路气缸喉管处的52.9 Hz特征频率消失,该处附近出现了2个新频率,分别为40.4 Hz和66.9Hz;当共鸣器共振频率偏离脉动主频且为46.3 Hz时,阀腔内压力脉动幅值将衰减24.4％.     

带脊状结构的NACA0018翼型气动噪声特性

为了减少翼型的气动噪声,采用声类比的方法,以NACA0018翼型为研究对象,研究脊状结构对翼型远场噪声的影响。分别模拟来流速度为12 m/s和24 m/s,在6°攻角下布置脊状结构的翼型流场,对应的基于弦长雷诺数大约为1.6×105。通过FW-H方程计算大涡模拟提取的声源项,得到Riblet-Q和Riblet-H翼型的声场。非定常流场计算结果表明：6°攻角下Riblet-H翼型能够改善翼型边界层分离情况,抑制涡结构脱落,从而减小翼型表面压力脉动和接收点处声压波动。逆压梯度段脊状结构可以有效减小频率在0-3000Hz内的噪声。进一步研究表明,该状态下的噪声主要由边界层引起的涡脱落噪声所主导。可见,适当位置的脊状结构可以改善翼型的噪声情况。