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。本文結合數(shù)值仿真和相關試驗手段，從氣固聲熱耦合的角度做了如下研究工作:
　　 (1)設計搭建了測量消聲器聲學性能和壓力損失的氣動-聲學試驗臺。將簡單膨脹腔消聲器傳遞損失的測量值、仿真結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，對另外兩只復雜結構消聲器進行了聲學試驗和壓力損失測量，通過對測量結果的綜合評價，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構模態(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構模態(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構模態(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