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排气消声器声学性能时域仿真与实验测量研究

作　者: 徐航手
导　师: 季振林
学　校: 哈尔滨工程大学
专　业: 动力机械及工程
关键词: 排气消声器传递损失三维时域法实验台设计实验测量
分类号: TB535.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 44次
引　用: 3次
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内容摘要

消声器被广泛应用于控制内燃机的排气噪声,声学性能是其主要评价指标之一。频域法是消声器声学性能计算和分析普遍使用的方法,但是频域法很难考虑介质的粘性效应和复杂流动对消声器声学性能的影响。为此,本文开展了基于CFD的三维时域法和消声器声学性能实验测量研究。本文阐述了三维时域法的基本原理及数据处理过程,将此方法应用于预测排气消声器的传递损失,通过计算结果与实验结果的比较,验证了此方法的正确性,另外,分析和总结了三维时域法的优缺点。设计并搭建了消声器声学性能测量试验台,合理布置声源及传声器,使该台架可用于高流速情况下消声器传递损失以及消声器内流噪声的测量。研究了消声器传递损失测量方法,在消声器声学性能试验台上,将两负载法应用于测量无流及有流情况下消声器的传递损失,测量结果与预测结果吻合良好,表明所采用的实验测量方法是正确的。采用三维时域法计算直通穿孔管消声器的传递损失,研究穿孔率、孔径、壁厚、孔分布样式以及复杂流动对直通穿孔管消声器声学性能的影响规律。最后计算并分析了中心管部分穿孔和带有分隔管的直通穿孔管消声器的传递损失,得出一些结论,为消声器设计提供指导。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-11
第1章绪论  11-21
  1.1 研究背景及意义  11-12
  1.2 消声器声学性能评价指标  12
  1.3 消声器声学性能研究历史及现状综述  12-20
    1.3.1 消声器声学性能预测方法  12-16
    1.3.2 消声器声学性能测量试验装置  16-19
    1.3.3 消声器声学性能测量方法  19-20
  1.4 本文的主要工作  20-21
第2章三维时域法理论基础  21-32
  2.1 引言  21
  2.2 流场控制方程  21-26
    2.2.1 质量守恒方程  22
    2.2.2 动量守恒方程  22-23
    2.2.3 能量守恒方程  23-24
    2.2.4 湍流模型及其控制方程  24-26
  2.3 网格划分  26-27
  2.4 有限体积法  27-29
  2.5 PISO算法  29-31
  2.6 本章小结  31-32
第3章消声器传递损失计算的三维时域法  32-60
  3.1 引言  32
  3.2 基于脉冲信号的三维时域法  32-52
    3.2.1 原理  32-34
    3.2.2 求解器及边界条件  34-36
    3.2.3 网格尺寸对计算结果的影响  36-39
    3.2.4 时间步长对计算结果的影响  39-40
    3.2.5 时域信号的转换  40-43
    3.2.6 计算实例与分析  43-51
    3.2.7 时域方法优缺点  51-52
  3.3 基于白噪声信号的三维时域法  52-58
    3.3.1 原理  52-53
    3.3.2 求解器及边界条件  53-55
    3.3.3 时域信号的转换  55-57
    3.3.4 计算实例与分析  57-58
  3.4 本章小结  58-60
第4章排气消声器传递损失测量  60-79
  4.1 引言  60
  4.2 消声器声学性能试验台结构及组成  60-62
  4.3 传声器的安装及校准  62-64
  4.4 消声器传递损失测量方法  64-68
    4.4.1 声波分解法  64-65
    4.4.2 两负载法和两声源法  65-67
    4.4.3 脉冲法  67-68
  4.5 无流时传递损失测量及分析  68-73
    4.5.1 无流时直管段的传递损失  69-70
    4.5.2 无流时消声器的传递损失  70-73
  4.6 有流时传递损失测量及分析  73-78
    4.6.1 快速正弦扫频信号  74-75
    4.6.2 时域同步平均技术  75
    4.6.3 有流时消声器的传递损失  75-78
  4.7 本章小结  78-79
第5章直通穿孔管消声器声学性能分析  79-93
  5.1 引言  79
  5.2 计算结果与实验结果比较  79-83
  5.3 结构参数对直通穿孔管消声器声学性能的影响  83-87
    5.3.1 穿孔率的影响  83-84
    5.3.2 孔径的影响  84-85
    5.3.3 穿孔管壁厚的影响  85-86
    5.3.4 小孔分布样式的影响  86-87
  5.4 气流速度对直通穿孔管消声器声学性能的影响  87-88
  5.5 部分穿孔的直通穿孔管消声器声学性能  88-90
  5.6 带有分隔管的直通穿孔管消声器声学性能  90-91
  5.7 本章小结  91-93
结论  93-95
参考文献  95-101
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果  101-102
致谢  102

排气消声器声学性能时域仿真与实验测量研究

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