学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

某SUV加速行驶进气噪声分析与控制研究

作　者: 杨神林
导　师: 张友坤；肖利平
学　校: 吉林大学
专　业: 车辆工程
关键词: 车内噪声进气系统仿真试验
分类号: TB535
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 105次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

车内噪声的存在,影响乘员乘坐舒适性,长期置于一定的车内噪声环境中,可能对乘员的听力造成损害。由于车内噪声源的多样性,以及噪声控制过程的复杂性,车内噪声控制问题已经成为汽车制造厂商面临的重大难题。随着汽车排气消声器、汽车发动机弹性支承、机械机构改进等多种降低噪声的控制措施的广泛使用,以及发动机转速和强化程度的提高,使进气系统噪声对车内噪声的影响逐渐凸显出来,并成为了车内噪声的主要噪声源。因此,采用结构合理的进气系统是降低整车噪声最有效、最简单的途径,如何设计结构合理的进气系统以控制进气系统噪声成为车内噪声控制的关键问题。本文采取理论计算、计算机仿真、试验分析及验证等多种手段相结合的方法展开研究,得出进气空气滤清器、谐振腔的设计及工程化的方法,通过降低进气噪声以达到降低车内噪声的目的,最终使车内噪声基本达到设定目标。本文主要研究成果如下:一、进气系统噪声源、产生机理及识别方法分析。控制噪声的前提工作是掌握噪声声源及产生机理,选用合适的噪声识别方法识别出噪声的特性。进气噪声按其产生机理可分为周期性的压力脉动噪声、管道气柱共振噪声、气缸的赫尔姆兹共振噪声、涡流噪声,这些噪声源处在低频到高频的一个较宽的频率段内,且随着发动机转速增加,进气管道中的气流速度增加,使得进气噪声快速增加。因此,进气系统需要在较宽的频率段进行消声设计,同时在噪声识别过程中需要清晰的分辨发动机转速对于进气噪声的影响及其相互关系,传统的噪声识别方法,包括使用广泛的频谱分析方法,无法满足该要求,需要运用阶次跟踪分析方法。二、理论计算与计算机仿真相结合,确定进气空气滤清器的设计方案。基于扩张消声器的消声原理,通过理论计算,结合发动机舱的布置,得出进气空气滤清器的三种方案,借助计算机仿真软件,利用声学边界元法(Acoustic BEM,ABEM)及声学有限元法(Acoustic FEM,AFEM)对这三种模型进行了声学性能仿真。三种方案的壳体结构模态和空腔声学模态产生耦合共振的可能性较小,方案Ⅲ各阶声学模态频率普遍降低。结合无滤纸和有滤纸状态下的传递损失计算,方案Ⅲ的设计的的插入管更长,入出口管径更细,在更高的流阻率或者更厚的滤纸下对空气滤清器都有较好的消声效果,使得空滤器在整个频段内都有良好的消声性能。综合上述仿真及计算结果,最终选用方案Ⅲ作为最终的设计方案。利用计算机流体力学CFD仿真软件,对方案Ⅲ进行流体力学仿真,结果表明,该方案下的该空气滤清器在发动机负荷范围内具有较好的流阻特性,计算最大流量540m3/h下、滤清器出入口最大压差约为2.4kPa,小于一般工程上最大允许压差3kPa。三、通过阶次分析和辅助消声器试验方法,识别安装空气滤清器后的进气口噪声的特性。根据采用福特工程试验规范CETP:03.12-1-L401规定的试验方法,在半消声实验室内的转鼓上进行实车试验,使用LMS Test. Lab软件采集进气及车内噪声试验数据。通过阶次分析试验结果表明,进气系统在各阶次68Hz,141Hz,203Hz,302Hz,361Hz,450-480Hz呈现明显的噪声峰值,且这些频率下的进气噪声与对应频率下的的车内噪声密切相关。根据对进气口噪声频率分析及加装绝对消声器的对比测试,需要在68Hz、140Hz、304Hz、470Hz左右必须对消声元件进行设计,降低这些频率对车内噪声的影响,减小车内噪声的非线性度,提高线性度,提升某些特定转速下的主观舒适度。四、基于赫姆霍兹共振器的消声原理对进气系统进行优化,分别设计了共振频率68Hz、140Hz、304Hz、470Hz的谐振腔,并逐一对样件进行了工作频率测试。通过原始状态与不同频率谐振腔组合情况下的车内噪声进行对比试验发现,加68Hz谐振腔,发动机转速在2000RPM左右时车内噪声下降了3-5dB(A),而在68Hz与其它频率谐振腔组合的情况下,除了2000RPM左右的车内噪声有相同程度的降低外,其他转速范围噪声无明显变化。因此,可以通过降低二阶68Hz频率的噪声达到控制进气噪声的目的。将68Hz的谐振腔进行工程化设计,并将工装样件安装在试验样车上,进气系统优化后的样车与竞品样车相比,车内噪声及线性度处于进口标杆样车与自主品牌样车中间,较优于自主品牌但进口标杆样车相比,有一定的差距,基本达到了预先设定的设计目标。本论文研究是以江铃汽车股份有限公司的某车型为研究对象,对识别和控制其进气噪声进行了较深入的研究。从进气系统的角度,对加速行驶下的进气噪声进行分析与控制研究,利用CAE仿真与试验相结合的研究方法,对进气系统进行了设计与优化,降低进气噪声以达到控制车内噪声的目的。本论文提出的将设计、仿真与试验相结合的噪声分析和控制方法,对国内整车企业的NVH设计有较好的参考价值。

全文目录

摘要  4-6
Abstract  6-11
第一章绪论  11-16
  1.1 选题意义  11
  1.2 进气噪声国内外研究现状  11-14
  1.3 论文的主要内容  14-16
第二章进气噪声的产生、识别及消声原理研究  16-24
  2.1 进气噪声声源及产生机理分析  16-18
    2.1.1 周期性压力脉动噪声  16-17
    2.1.2 进气管的气柱共振噪声  17
    2.1.3 气缸的赫尔姆兹共振噪声  17-18
    2.1.4 涡流噪声  18
  2.2 进气噪声识别方法  18-23
    2.2.1 阶次分析方法  19-23
    2.2.2 辅助消声器方法  23
  2.3 本章小结  23-24
第三章进气系统声学及空气动力学性能仿真研究  24-46
  3.1 空气滤清器消声原理  24-27
  3.2 进气空气滤清器声学性能分析  27-34
    3.2.1 声学仿真模型的建立  28-29
    3.2.2 声学材料常数及边界条件设置  29-30
    3.2.3 空腔声学模态计算结果  30-32
    3.2.4 结构模态计算结果  32-34
  3.3 空气滤清器声传递损失计算  34-37
    3.3.1 无滤纸状态下的传递损失  34-36
    3.3.2 含滤纸状态下的传递损失  36-37
  3.4 进气空气滤清器流阻特性 CFD 仿真分析  37-45
    3.4.1 空气滤清器内流场分析模型的建立  38
    3.4.2 边界条件设定  38-39
    3.4.3 空滤器本体空腔内流场结果  39-42
    3.4.4 带滤纸空滤器内流场结果  42-45
  3.5 本章小结  45-46
第四章加速行驶下进气噪声试验与进气系统优化  46-58
  4.1 进气口噪声识别试验方法  46-47
  4.2 进气噪声对加速车内噪声的贡献度研究  47-51
    4.2.1 进气噪声阶次分析  47-49
    4.2.2 基于辅助消声器的进气口噪声分析  49-51
  4.3 进气系统优化及验证  51-57
    4.3.1 赫尔姆兹消音器的消声原理  51-54
    4.3.2 谐振腔设计及试验验证  54-57
  4.4 本章小结  57-58
第五章总结与展望  58-60
  5.1 论文总结  58-59
  5.2 进一步研究的方向与展望  59-60
参考文献  60-64
致谢  64

某SUV加速行驶进气噪声分析与控制研究

内容摘要

全文目录

相似论文