某微型車排氣系統(tǒng)流場數(shù)值模擬.pdf

1、排氣系統(tǒng)主要由三效催化器、波紋管、消聲器、法蘭和聯(lián)接管道等部件組成，是汽車減排降噪的重要組成部分，同時也影響汽車的行駛動力性和燃油經(jīng)濟性。過去對汽車排氣消聲器的設計主要基于平面波理論僅考慮聲波傳播。近年來研究表明排氣系統(tǒng)流場也會產(chǎn)生較大的氣流噪聲，影響系統(tǒng)聲學性能。隨著各種CFD(Computational Fluid Dynamics計算流體動力學)軟件的普及應用，越來越多的企業(yè)和機構用三維CFD軟件模擬排氣系統(tǒng)流場。但當前大多數(shù)排氣

2、系統(tǒng)CFD分析采用空氣近似發(fā)動機排氣來計算系統(tǒng)流場，這將導致比較大的誤差。本文使用模擬所得的發(fā)動機排氣參數(shù)通過Fluent軟件仿真計算排氣系統(tǒng)三維流場，并同時利用寬頻噪聲源模型計算其聲功率級分布，將聲場和流場結(jié)合起來進行分析，最后進行相關試驗驗證。
　　 本文首先根據(jù)某款發(fā)動機結(jié)構和性能參數(shù)在GT-Power軟件中建立四缸汽油發(fā)動機模型，分析得到發(fā)動機相關指示性能指標和有效性能指標來驗證模型的正確性；同時分析3種后消聲器設計方案

3、的系統(tǒng)和局部背壓值并進行對比。方案1系統(tǒng)背壓最大，方案2次之，方案3最小。可以發(fā)現(xiàn)，排氣消聲器內(nèi)部結(jié)構越復雜，背壓越大，聲能量耗散越多，此時消聲器消聲性能也越好。從發(fā)動機和排氣系統(tǒng)相關位置提取發(fā)動機排氣參數(shù)，為進一步進行排氣系統(tǒng)CFD分析提供輸入條件。
　　 然后根據(jù)排氣系統(tǒng)結(jié)構在UG軟件中建立排氣系統(tǒng)流場三維實體模型，導入Gambit軟件中劃分有限體積離散網(wǎng)格及設置流體邊界，在Fluent軟件中進行排氣系統(tǒng)CFD分析，得到排氣

4、系統(tǒng)的壓力、溫度、速度、湍動能和聲功率級分布，并根據(jù)流體力學、傳熱學和氣動聲學理論分析其流場?？梢园l(fā)現(xiàn)，在排氣系統(tǒng)消聲器內(nèi)部各種小孔出入流、內(nèi)管管口入流、出口沖擊射流等是消聲器主要的流動能量耗損區(qū)域。這些位置一般涉及到氣流過流斷面的突擴、突縮以及氣流的彎曲轉(zhuǎn)向，產(chǎn)生較強的局部湍流區(qū)域，伴隨著漩渦對的配對、分離和脫落以及氣流擾動等現(xiàn)象，可能引起較大的氣流再生噪聲。本文綜合背壓、消聲量和防銹蝕性等方面最終選用方案1為最優(yōu)方案。