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三元催化器的声学特性研究

作　者: 张浩
导　师: 张兆合
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 车辆工程
关键词: 三元催化器 消声特性 统计能量分析 结构参数
分类号: TQ426.96
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要


本文概述了车用三元催化器近年来消声特性模拟分析的发展现状,并就三元催化器的性能评价指标、消声特性以及结构设计等相关问题展开了讨论。在对国内外三元催化器的声学模型、催化消声器的设计及陶瓷蜂窝载体消声特性进行大量学习研究的基础上,以改进三元催化器的消声性能为目标,应用CAD软件CATIA建立三元催化器的三维模型,并将其导入统计能量分析软件AutoSEA中建立催化器声学模型。利用统计能量分析理论计算了模型子系统的模态密度、内损耗因子以及各系统之间的耦合损耗因子,对催化器模型进行仿真计算分析其消声特性。详尽分析了三元催化器壳体各结构设计参数及载体各结构参数对消声特性的影响,并对各结构参数的合理设计提出了自己的见解。计算结果表明:三元催化器具备一定的降低噪声能力,且消声量随排气噪声频率的升高而增大;设计时入口扩张管锥角应不大于120°,以使催化器在全频率范围内具有较好的消声作用;相同排气噪声输入条件下,随出口收缩管锥角的减小,三元催化器的消声量不断增大;入口大管长度总体来说对三元催化器消声量的影响很小;出口大管长度对三元催化器消声量基本没有影响;载体的安装位置对三元催化器消声量有一定影响,载体向出口侧移动时消声量下降;当载体直径不变,长度增加时,消声量增加;当载体的长径比增大时,在大部分频率范围内消声量有所增加;催化器消声量随耦合两载体距离的增加而增大,并在大部分频率范围内高于载体未分开时的消声量;非等距耦合载体对消声量基本没有影响;载体开孔率减小时催化器消声量增加,但压力损失同时增大。研究表明采用统计能量分析方法计算规模小,应用方便,具有试验研究无法比拟的优点。依照本文的研究结果采用合适的三元催化器结构,可以获得较好的消声特性和较低的压力损失,从而减小对内燃机动力性、经济性的影响,同时也可简化排气系统结构,提高排气性能。这充分表明了本文在排放和降噪研究中的理论意义和实际价值。本研究为优化三元催化器的结构,提高其消声能力提供了依据。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-8
第1章 绪论  8-16
  1.1 课题的背景及研究的目的和意义  8-11
  1.2 国内外在该方向的研究现状及分析  11-14
    1.2.1 国外在该方向的研究现状及分析  11-12
    1.2.2 国内在该方向的研究现状及分析  12-14
  1.3 课题研究的内容  14-16
第2章 三元催化器及消声器的性能指标和消声机理  16-27
  2.1 三元催化器的性能评价指标  16-20
    2.1.1 转化效率  16
    2.1.2 空燃比特性  16-17
    2.1.3 起燃特性  17-18
    2.1.4 空速特性  18-19
    2.1.5 耐久性  19
    2.1.6 流动特性  19-20
  2.2 内燃机排气噪声的性质和频谱特征  20-22
    2.2.1 排气噪声的性质  20-21
    2.2.2 排气噪声频谱  21-22
  2.3 内燃机排气噪声的控制  22-26
    2.3.1 内燃机排气噪声的必需消声量频率特性  22-23
    2.3.2 排气消声器应满足的性能要求  23-25
    2.3.3 排气消声器的消声机理  25-26
  2.4 本章小结  26-27
第3章 三元催化器声学模型的建立  27-36
  3.1 统计能量分析方法简介  27-30
  3.2 三元催化器统计能量分析模型的建立  30-35
    3.2.1 模型的简化  30-31
    3.2.2 三元催化器的结构及几何模型的建立  31-33
    3.2.3 子系统物理属性的确定  33-34
    3.2.4 SEA模型的输入激励  34-35
  3.3 本章小结  35-36
第4章 统计能量分析模型参数的计算  36-54
  4.1 统计能量分析模型基本参数  36
  4.2 统计能量分析模型参数的计算  36-53
    4.2.1 模态密度的计算  36-41
    4.2.2 内损耗因子的计算  41-44
    4.2.3 耦合损耗因子的计算  44-53
  4.3 本章小结  53-54
第5章 三元催化器结构对其声学特性影响研究  54-67
  5.1 三元催化器统计能量分析模型噪声仿真结果  54-55
  5.2 三元催化器结构对其声学特性影响研究  55-66
    5.2.1 三元催化器壳体结构对消声特性的影响  56-60
    5.2.2 三元催化器载体结构参数对消声特性的影响  60-66
  5.3 本章小结  66-67
结论  67-69
参考文献  69-73
致谢  73

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中图分类: > 工业技术 > 化学工业 > 试剂与纯化学品的生产 > 催化剂（触媒） > 车辆用催化剂
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