氣固聲熱耦合的汽車排氣消聲器性能研究.pdf

1、薄殼排氣消聲器實際工作時，會存在高溫高速氣流，精確分析彈性壁、氣流和溫度對消聲器聲學(xué)性能、壓力損失和模態(tài)參數(shù)的影響具有重要意義。本文結(jié)合數(shù)值仿真和相關(guān)試驗手段，從氣固聲熱耦合的角度做了如下研究工作:
　　 (1)設(shè)計搭建了測量消聲器聲學(xué)性能和壓力損失的氣動-聲學(xué)試驗臺。將簡單膨脹腔消聲器傳遞損失的測量值、仿真結(jié)果與一維平面波理論值進行比較，在無精確理論值的條件下實現(xiàn)了對試驗臺上消聲器傳遞損失測量的間接標(biāo)定。通過對壓力損失測量和仿

2、真進行對比，發(fā)現(xiàn)它們之間差異較小。應(yīng)用所搭臺架對某型消聲器GT-POWER仿真模型進行了置信度檢驗，對另外兩只復(fù)雜結(jié)構(gòu)消聲器進行了聲學(xué)試驗和壓力損失測量，通過對測量結(jié)果的綜合評價，實現(xiàn)了對消聲器的相對擇優(yōu)。
　　 (2)在Workbench中從氣固耦合和熱固耦合方面，分析了氣流和溫度對簡單膨脹腔消聲器結(jié)構(gòu)模態(tài)參數(shù)的影響，發(fā)現(xiàn)氣流對模態(tài)參數(shù)的影響較小，而溫度因素則不能忽略。
　　 (3)基于Virtual.Lab軟件，應(yīng)用

3、聲固耦合有限元法研究了彈性壁對消聲器傳遞損失的影響，將只約束進氣端和進出氣端都約束時的結(jié)構(gòu)模態(tài)參數(shù)分別參與聲固耦合計算，都發(fā)現(xiàn)傳遞損失降低且在某些結(jié)構(gòu)模態(tài)頻率處發(fā)生了跳變。并且改變殼體厚度，發(fā)現(xiàn)殼體越薄，跳變現(xiàn)象越明顯。
　　 (4)基于CFD分析所提供的溫度場邊界條件，實現(xiàn)了熱聲單向耦合，研究得出內(nèi)部氣體溫度較高且非均勻分布時消聲器傳遞損失在高頻段增大，在聲固耦合和熱聲耦合的基礎(chǔ)上，分析了熱聲固耦合作用下的傳遞損失。
　

4、　 (5)仿真分析了常溫和高溫狀態(tài)下消聲器的聲學(xué)模態(tài)頻率和聲壓分布。發(fā)現(xiàn)相對常溫而言，高溫下的聲學(xué)模態(tài)頻率有所增大，聲壓分布基本不變。
　　 (6)考慮氣流速度對消聲器傳遞損失的影響，通過仿真發(fā)現(xiàn)相對無流情況，氣流速度的方向決定了傳遞損失是增大還是減小，氣流速度的絕對值越大，對傳遞損失的改變越大。
　　 本課題的研究工作具有如下的創(chuàng)新性:
　　 考慮彈性壁和非均勻分布的高溫的共同作用時，所得到的消聲器傳遞損失將