汽车排气系统的声学设计

合集下载

汽车排气消声器设计分析本科毕业论文

汽车排气消声器设计分析摘要随着中国噪声法规的日益严格，对于整车排气噪声控制的要求也越来对于整车排气噪声控制的要求也越来近年来,随着中国噪声法规的日益严格，这必然会加大设计的但是传统的消声器设计方法主要是基于设计经验，这必然会加大设计的越高了，但是传统的消声器设计方法主要是基于设计经验，工作量，增加研发成本、延长了开发周期。

控制排气噪声最有效的途径就是设计高消声性能、低阻力损失的排气消声器。

它已成为目前排气噪声控制的重要研究课题。

本文首先通过使用GT-POWER软件中的muffler模块建立排气消声器的三维仿真模型从而得到它的传递损失，再通过GT-POWER软件建立某发动机工作过程与消声器的耦合仿真模型得到消声器的插入损失，并通过对消声器结构及消声性能的分析，对消声器的设计进行改进，使其较好的满足该消声器的性能要求。

在对消声器消声性能设计时，应该尽量避免消声器的某些通过频率和消声器振型比较剧烈的模态频率发生共振，这样既有利于提高催化剂和消声器的可靠性和耐久性，也可以指导消声器的设计、分析。

总之，本文通过对消声器基本的设计思路和方法的探索，为更加合理、有效地设计和研发排气消声器提供了参考。

关键词：消声器模拟仿真传递损失插入损失结构优化Abstract The The most most most effective effective effective measure measure measure to to to control control control exhaust exhaust exhaust noise noise noise is is is using using using muffler muffler muffler is is is exhaust exhaust system.Designing a muffler with high anechoic performance and low resistance loss has become an important subject on exhaust noise.the article takes advantage of the muffler model that established by GT-POWER software to work out the transmission loss and takes advantage of the coupling simulation model of an engine＇s working process process and and and muffler muffler muffler to to to work work work out out out the the the Insertion Insertion Insertion loss loss loss Based Based Based on on on the the the analysis analysis analysis of of of the the structure structure and and and performance performance performance of of of the the the muffler muffler muffler the the the designe designe designe is is is improved.The improved.The improved.The improved improved design preferably meets the exhaust performance requirement. When we design the which has some ranges of frequency that can go through the muffler ,we should avoid the penetrated frequency in response to the model frequency,So this result can give more advice to the muffler design.from the whole,this article does some research about the design of the exhaust muffler,which gives some ideas of the design. Key words: m uffler muffler simulation transmission loss insertion loss structural optimization引言随着科学技术的发展和人们生活水品的提高，汽车的产量和保有量也在突飞猛进的增长，由此带来的环境污染也已成为影响人们生活的一大公害，由此带来的环境污染也已成为影响人们生活的一大公害，尤其是人尤其是人口密集型城市，汽车的噪声污染会弥漫于城市的每个角落，打破了城市的安宁与祥和，也影响到居民的身心健康。

汽车排气消声系统开发

催化器耐久性提高的条件
催化剂热老化 – 避免三元催化器过热
• 控制三元催化器最高温度，通过减速断油或者高负荷增加喷油量等措施使温度降低 • 严格监控点火系统的工作状况，避免失火现象的发生，烧熔破坏催化剂 • 精确控制空燃比
催化剂中毒 – 铅中毒。铅会大大影响HC的转化效率，使催化剂失活 – 硫中毒。降低HC,Nox转化效率 – 碳中毒。低温，富油操作 – MMT。沉淀、堵塞催化剂表面提高燃油、机油品质
汽车排气消声系统的开发
பைடு நூலகம்
发动机处覃卫 2004－8－10
排气消声系统的功能
整车噪声
有关噪声的法规排放法规和限制排气消声系统的功能：降噪，尾气后处
理
排气消声系统的结构
波纹管，排气管，三元催化器，后氧传
感器,消声器,吊耳,装饰管
排气系统设计需要考虑的问题
发动机参数（排量、额定功率、额定扭
三元催化器
预消声器
主消声器
消声器的截面形状的设计
消声器的截面形状尽量避免扁平状，并
尽可能往圆形靠近，推荐长度和截面积之比为L/D=3～4
D D
最优方案较好方案
L
可行方案
不可行方案
排气系统与各相邻部件地间隙关系
各相邻部件耐温在150℃以下的越远离排
气系统越好，相对产生运动部件最少保证与排气系统的间隙大于25mm。
矩）整车底盘走向，空间布局发动机对排气背压、功率损失比的要求设计目标：
（1）插入损失满足现行国家标准；（2）整车车外加速噪声满足现行国家标准；（3）满足国家排放标准
消声器的主要评价指标
插入损失：消声器的插入损失为装消声器前后，

汽车消声器的设计

汽车消声器设计
北京绿创环保设备股份有限公司汽车排气系统设计所吴帮玉
２００7年绿创汽车排气系统设计研究班
声学的基本概念
２００7年绿创汽车排气系统设计研究班
目录
1.声压、声压示例、声压级、声强级、声功率级 2.声压级和声强级的比较 3.自由声场中的声压级 3.室内声场中的声压级和声功率级 4.声音的叠加及分贝的相加、相减 5.计权网络，A、B、C声级及A声级的计算
２００7年绿创汽车排气系统设计研究班
２００7年绿创汽车排气系统设计研究班
等响曲线
２００7年绿创汽车排气系统设计研究班
A声级的计算
在噪声测量中经常需要由倍频带或1/3倍频带声压级计算 A声级，可用计权网络数据进行声级叠加方法计算：
10 t (LAi Li )/10 i
Lp 10log10 i
对于二级消声器，通常前置消声器安装位置要求尽可能靠近发动机排气口。
２００7年绿创汽车排气系统设计研究班
２００7年绿创汽车排气系统设计研究班
２００7年绿创汽车排气系统设计研究班
２００7年绿创汽车排气系统设计研究班
dB(A)
110 105 100
95 90 85 80 75 70
1000
直径D=68mm
直径D=62mm
直径D=56mm
2000
3000
4000
5000
6000
rp２m００7年绿创汽车排气系统设计研究班
消声器安装位置初步设计
消声器安装位置越靠近发动机消声效果越好，但是通常在发动机附近由於受到空间的限制，很难安装消声器，所以消声器通常安装得比较靠后。
Ln
20log10
pn pref

汽车排气噪声异响及心理声学分析

Ｓｐｒｉｎｇｅｒ，１９９９．
５王勇．声品质低沉度、烦恼度与偏好性参量特征研究：［学位论文］．上海：同济大学，２００６．
６吴佳．声品质烦恼度参量特征研究：［学位论文］．上海：同济大学，２００７．（责任编辑帘青）修改稿收到日期为２００７年１０月１７日。
Ｍ０３
改进前改进后
２３
０．２９
０．２５
０．１１
Ｏ．１０
Ｍ０５
改进前改进后
９２．３５
９１．２４
１．６５
１．５２
１．２７
０．４７
０．２２
０．１７
表２２挡急减速后排左侧乘员右耳（Ｍ０３）、
排气管口处（Ｍ０５）声品质指标分析
指标
响度平均值／ｓｏｎｅ尖锐度平均值／ａｃｕｍ粗糙度平均值／ａｓｐｅｒ抖动度平均值／ｖａｃｉｌ
‘基金资助：大众汽车有限公司相关项目。
一３６～
汽车技术
万方数据
·设计·计算·研究· 高，将中间盲管的封闭端打通主要是为了满足背压的要求‘２ｒ３１。
改进后的消声器结构如图２所示。
．●Ｉ卜ｒ１＝—＝，■警………叫薷…ｏ．岫．黧·竺…‘ 纠ｎ
ｌ
ｌ吸声材料Ｊ碾：
ＩＩ｛拯一；［竺二螳吐工—ｊ一＋
图２改进后的消声器结构示意
噗”声是由原消声器系统所发出。
２．２“噗噗”声产生原理分析及解决方案
２改进目标
用Ｆｌｕｅｎｔ软件对排气消声器气流场进行仿真，
对某轿车进行试验时发现，该车急加速、急减速行驶时，虽然满足ＧＢｌ４９５－－２００２｛汽车加速行驶车外噪声限值》国家标准的要求，但存在以下两个问题：
ａ．车内噪声较大，加速工况时尤为突出，主观感受为声品质粗糙，在后排座和排气管口感觉明显；

排气系统消声器设计技术规范

排气消声系统设计技术规范目录一、主题与适用范围1、主题2、适用范围二、排气消声系统的总称说明及功用三、设计应用1、设计规则和输入2、设计参数的设定2.1 尺寸及重量2.2 排气背压2.3 功率损失比2.4 净化效率2.5 加速行驶车外噪声2.6 插入损失及传递函数2.6.1 插入损失2.6.2 传递函数2.7 尾管噪声2.8 定置噪声2.9 振动3、系统及零部件的设计3.1 系统布置3.1.1 布置原则3.1.2 间隙要求3.1.3 吊钩位置的选取3.1.4 氧传感器孔的布置3.2 消声器的容积确定3.3 排气管径的选取3.4 消声器3.4.1 消声器的截面形状 3.4.2 消声器内部结构3.5 补偿器3.5.1 波纹管3.5.2 球形连接3.6 橡胶吊环3.7 隔热部件3.8 材料选择3.8.1 排气管、消声器内组件3.8.2 消声器外壳体四、参考文献列表一、主题与适用范围1、主题:本指南规定了与汽车发动机相匹配的排气消声系统的系统匹配，零部件设计。

2、适用范围:本指南适用于装汽油M1、N1类车的排气消声系统设计。

二、排气消声系统的总成说明及功用排气系统包括排气歧管、排气管、排气净化装置、排气消声装置、隔热部件、弹性吊块等。

一般地，排气系统具有以下一些功用：(1) 引导发动机排气，使各缸废气顺畅的排出；(2) 由于排气门的开闭与活塞往复运动的影响，排气气流呈脉动形式，排气门打开时存在一定的压力，具有一定的能量，气体排出时会产生强烈的排气噪声，气体和声波在管道中摩擦也会产生噪声,因此在排气系统装有排气消声器来降低排气噪声；(3) 降低排气污染物CO,HC,NOX 等的含量，达到排气净化的作用；典型的排气消声系统如图1所示：图1三、设计应用1、设计规则和输入:1.1 排气系统能很好的将废气顺畅排出，满足发动机的排气背压，功率损失比的要求。

1.2 排气系统设计能满足现行中华人民共和国法规要求，具体如下：QC/T57－1993 汽车匀速行使车内噪声测量方法GB16170－1996 汽车定置噪声限制QC/T631－1999 汽车排气消声器技术条件QC/T630－1999 汽车排气消声器性能试验方法GB1495－2002 汽车加速行使车外噪声限值及测量方法QC/T58－93 汽车加速行使车外噪声测量方法GB18352 轻型汽车污染物排放限值及测量方法GB14365-93 声学机动车辆定置噪声测量方法GB/T4759-95 内燃机排气消声器测量方法1.3 排气系统零部件必须能经受1000℃的高温要求以及气流冲击，并保证排气系统可靠性达到10万公里或者三年(先到者为准)的要求，并要求在三包期内插入损失不得减少6dB(A)以上，功率损失不得增加3%以上。

汽车进排气系统的噪声与振动第三章第二篇发动机及动力传动系统的噪声与振动第12章第三节消音元件声学分析

第三章消音元件声学分析第一节声学元件的分类进气系统和排气系统可以看成是由一些管道和声学原件(或者叫消音元件)组成的系统。

消音元件包括扩张消音器、赫尔姆兹消音器、四分之一波长管等。

在进气系统中，扩张消音器同时也是空气过滤器。

这些元件将使得一些频率的声波通过，同时也阻止了另一些频率的声波传递，这样就起到了消音的效果。

这节将介绍这些消音元件的声学特性。

消音器分为被动消音器、主动消音器和半主动消音器。

在被动消音器里，声能或者被反射或者被吸收，从而达到消音目的。

在主动消音器内，安装了一套电子控制系统并产生一个与声源声波幅值相等而相位相反的次声波，这样两个波相互抵消从而达到消音效果。

而在半主动消音器内则是安装一套被动控制装置，当空气流动状况改变时，消音器的消音效果由气流来调节。

在汽车进排气系统中，绝大多数是被动消音器。

半主动消音器有些应用，如排气系统中的双模态消音器。

主动消音器由於成本太高，在进排气系统中用得很少。

本节只介绍被动消音器的声学性能。

主动与半主动消音器将在第二十五章“汽车主动与半主动噪声与振动控制”中介绍。

被动消音器又可以分为抗性消音器和阻性消音器。

抗性消音器主要包括扩张消音器和旁支管消音器，如赫尔姆兹消音器、四分之一波长管。

抗性消音器的原理是声波经过消音器时，声阻抗发生变化，一部分声能被反射回声源，这样传递声能减少。

抗性消音器对降低单频，特别是低频噪声特别有效，传递损失很大。

在高温和不干净的空气流中，使用抗性消音器比较理想。

阻性消音器是在内部安装了一些吸声材料，当声波通过消音器时，一部分声能被吸收，从而达到消音效果。

在进气系统中，基本上只使用抗性消音器。

在排气系统中也主要使用抗性消音器，有的汽车也采用阻性消音器。

而这些阻性消音器也往往是与抗性消音器做成一体而成为混合消音器。

第二节消音元件的设计要求消音元件的首要目的是消除噪声，因此要满足声学要求。

气体在进排气系统中运动，又必须满足空气流动的要求。

机动车辆消声器的声学优化与设计策略

机动车辆消声器的声学优化与设计策略一、引言机动车辆消声器作为汽车排气系统的重要组成部分，起到降低排气噪声和改善整体声学性能的关键作用。

在如今注重环境保护和乘坐舒适性的社会背景下，汽车消声器的声学优化和设计策略变得尤为重要。

本文将从消声器的声学原理出发，探讨机动车辆消声器的声学优化和设计策略。

二、机动车辆消声器的声学原理机动车辆消声器主要通过吸声和反射声两种作用方式来降低排气噪声。

其中，吸声是通过消声器内部的吸声材料将声能转化为热能，从而减小声波的能量；反射声则是通过消声器内部的多重腔室结构将声波反射、折射和干涉，以降低噪声的传播。

基于这些声学原理，我们可以设计出更加高效的机动车辆消声器。

三、机动车辆消声器的设计策略1. 吸声材料的选择：消声器内部的吸声材料是保证消声效果的关键。

常用的吸声材料包括玻璃纤维、陶瓷纤维、蜂窝状金属等。

在选择吸声材料时，需要考虑其吸声性能、耐高温性能、机械强度和耐久性等因素。

2. 多重腔室结构设计：消声器内部的多重腔室结构可以有效地增加声波的传播路径，提高声波的折射和干涉效果。

通过合理设计腔室的尺寸和形状，可以实现更好的声学性能。

3. 阻尼材料的应用：阻尼材料可以有效地减少声波在消声器内部的反射和干涉，进一步降低排气噪声。

常用的阻尼材料包括聚酰亚胺薄膜、海绵橡胶等。

在设计消声器时，适当添加阻尼材料可以提高整体性能。

4. 流体动力学优化：消声器内部的气体流动对声学性能也有重要影响。

通过流体动力学优化技术，可以减少气流噪声和气体振动，提高消声器的降噪效果。

5. 结构材料的选择：消声器的结构材料需要兼顾强度和重量的平衡。

常用的结构材料包括不锈钢、铝合金等。

通过合理选择材料可以实现消声器的轻量化和性能的平衡。

四、机动车辆消声器的声学优化1. 声学性能测试：在消声器设计完成后，需要进行声学性能测试以确保其满足设计要求。

常用的测试方法包括音压级测试、频率响应测试和声阻抗测试等。

通过测试结果的分析，可以对消声器进行进一步优化。

某新车型排气系统尾管声学性能优化

某新车型排气系统尾管声学性能优化吴杰，吴文波（华南理工大学机械与汽车工程学院，广东广州510641）来稿日期：2018-08-24基金项目：广东省自然科学基金项目（2016A030313463）作者简介：吴杰，（1973-），男，山东人，博士研究生，副教授，主要研究方向：汽车噪声与振动控制；吴文波，（1989-），男，湖北人，硕士研究生，主要研究方向：汽车噪声与振动控制1引言汽车排气系统的声学性能对整车NVH 性能有重要影响[1-4]。

随着汽车噪声法规要求的不断提高，设计出既符合法规要求又具有市场竞争力的消声器产品是排气系统正向开发中的重要环节。

传统的消声器设计主要依靠经验和实验手段，开发成本高并且周期较长[2，5-6]。

计算机数值模拟技术的发展为消声器的正向设计和开发提供了强有力的工具。

GT-Power 软件提供了消声器消声性能的仿真功能，可以计算消声器的传递损失、插入损失、排气背压等评价指标[7-10]。

文中以实际工程为例，结合一维与三维模型仿真分析及实车测试，对某车型排气消声器正向优化设计，给出了满足企业技术开发要求的合格排气消声器方案。

2消声器消声性能的评价汽车排气消声器的性能评价指标主要包括消声性能和空气动力学性能。

消声性能评价指标主要指传递损失和插入损失。

传递损失是出口端为无反射端时，消声器进口入射声功率级与出口透射声功率级之差，即声音经过消声元件后声音能量的衰减。

插入损失是指安装消声器前后在排气尾管口规定测点测得的计权声压级之差。

消声器的空气动力学性能主要是指消声器的压力损失，即气流通过消声器时，消声器进出口端总压差。

3动机与排气系统耦合仿真图1排气系统结构示意图Fig.1The Diagram of the Exhaust System某车型匹配2.0L 排量4缸直列水冷发动机，额定功率103kW （6000r/min ），最大转矩195N ·m （3800r/min ）。

汽车排气系统尾管声学性能优化及试验验证

该新车型装有4缸1.5L直列水冷发动机，额定功率: 88kW(5500r/min (，最大扭矩 146N・m(3900r/ min)。要求转速6000 r/ min时排气系统背压！45kPa，发动机功率损失！6%。尾管噪声及消声器筒体辐射噪声随发动机转速的变化需满足限值。
修稿日期：2019-08-09 项目来源：工信部04专项“高档数控机床与基9制造装备”
对原始方案排气系统进行声学测试，在样车上使用数据采集系统测量汽车怠速工况的驾驶员右耳、中排座
(2316009S1A )高档数控机床技术路线图研究
：
作者简介：王营，(1973-),女，博士，高级工程师。主要从事机电控
制技术与先进成形工艺装备的开发试验及系统仿真相关工作。
消声性能和排气背压是排气消声器声学性能的主要评
价指标。图1为前、后消声器的原始结构，根据消声器容积选择理论51，2,46,前、后消声器容积分别为6.5L和16.2L。前消
第32卷第5期 2019 年 9 月
机电#$%&'()
Development & Innovation of Machinery & Electrical Products
文章编号：1002-6673 (2019) 05-042-02
汽车排气系统尾管声学性能优化及试验验证
Vol.32,No.5 Sep.%2019
一腔1/2,出口管插入第三腔1/4°
由图2中可以看出，前消
图2为使用声学计算软件GT-Power得到的前、后消
声器方案传递损失在
声器原始方案传递损失°可以看出，前消声器在低于80Hz
于110Hz范围内有明显提高,
频率范围内的传递损失很小，后消声器在340~500Hz的

机动车辆排气管的声学特性研究与优化

机动车辆排气管的声学特性研究与优化引言：机动车辆的发动机排气系统是整个车辆能量传递链的重要组成部分之一。

排气管作为其主要组成部分，不仅对汽车的性能和排放具有直接影响，而且其声学特性也对乘坐舒适度和噪音控制起着重要作用。

因此，研究和优化机动车辆排气管的声学特性具有重要意义。

一、机动车辆排气管的声学特性研究1. 声学基础知识要深入研究机动车辆排气管的声学特性，首先需要了解声学基础知识。

声学参数，如声波、声压、声速、声功率等都是研究声学特性的关键概念，了解这些知识可以为进一步的研究提供基础。

2. 声学测量技术为了准确了解机动车辆排气管的声学特性，需要使用适当的声学测量技术。

常见的声学测量方法包括声压级测量、声音频谱分析、阻抗测量等。

通过这些测量手段可以获得排气管内部和外部的声波参数，从而定量分析声音的强度、频率等特性。

3. 声学模拟方法除了实际测量，还可以利用声学模拟方法来研究机动车辆排气管的声学特性。

利用数值模拟软件，可以模拟排气管内部的气流运动和声波传播情况，从而预测和优化排气管的声学特性。

常用的声学模拟方法包括有限元法、边界元法等。

二、机动车辆排气管声学特性优化1. 降低排气管噪音机动车辆的排气管噪音是城市噪音污染的重要来源之一。

因此，优化排气管的声学特性，降低噪音是一项重要任务。

首先可以通过减少排气管内部的气流阻力来降低排气噪音。

采用声学软件模拟和实际测量相结合的方法，分析排气管中气流运动状态，寻找并优化可能产生噪音的狭窄区域。

2. 提高排气效率与动力输出机动车辆的排气管不仅要降低噪音，还要对排气气流进行有效控制，提高排气效率，并提升动力输出。

通过优化排气系统的设计，例如采用合适的排气管长度和直径，可以提高排气气流速度，减少气流波动，从而提高排气效率。

3. 减少尾气排放机动车辆的尾气排放对环境和人类健康造成严重影响。

通过研究排气管的声学特性，可以优化排气系统设计，减少尾气排放。

例如，采用合适的消声器和催化转化器，可以降低废气排放，对环境产生更小的影响。

微型汽车排气消声器的设计与优化

微型汽车排气消声器的设计与优化随着汽车产业的发展，越来越多的人选择购买汽车，但乘坐汽车时面临的一个普遍问题就是噪音。

汽车排气噪音是一种非常常见的噪音，因此，微型汽车排气消声器的设计与优化变得尤为重要。

本文将介绍如何设计和优化一个高效的微型汽车排气消声器。

首先，微型汽车排气消声器的主要设计目标是减少排气噪音和提高汽车引擎的性能。

为了实现这一目标，首先需要确定消声器的物理参数，包括长度、直径、材质和布局。

消声器的长度和直径必须满足一定的条件，以确保消声器能够吸收或反射来自排气管的声波能量。

材料会影响消声器的吸声能力，通常使用一些多孔材料或玻璃纤维等，以使消声器能够有效地吸收声波的能量。

消声器的布局应该避免排气管内的爆震并且要确保排气系统足够稳定。

其次，为了更好地优化消声器的设计，必须进行一系列的仿真实验，以测试各种设计参数的效果。

常见的优化方法通常是通过计算机模拟来测试消声器的表现。

消声器的性能和效果可以通过改变各种参数来进行评估和优化。

通过利用这些仿真实验，可以为消声器的最佳设计建立一个准确的模型。

最后，一旦模型被制作出来，就需要进行批量生产，以确保每个消声器都具有相同的吸声能力。

微型汽车排气消声器需要遵循一定的制造标准，并且需要进行严格的质量控制。

消声器的物理参数和吸声能力需要在大量生产之前进行测试，以确保每个消声器都是符合要求的。

在设计微型汽车排气消声器的过程中，有几个重要的点需要注意。

首先，需确保消声器具有良好的吸声能力，并减少排气系统的噪音。

其次，必须通过仿真实验进行优化和测试，并建立一个准确的模型。

最后，需要严格的质量控制和生产标准，以确保每个消声器都具有相同的吸声能力并且符合要求。

总之，设计和优化微型汽车排气消声器是一项关键的任务，涉及多个方面，需要经过认真的计划和测试。

然而，这个过程值得花费时间和精力，因为最终结果将对汽车的噪音控制和性能提高产生长远的积极影响。

除了上文中提到的设计和优化微型汽车排气消声器的基本内容，还有许多其他因素需要考虑。

汽车排气消音器的声学特性仿真及其改进研究

汽车排气消音器的声学特性仿真及其改进研究汽车排气消音器的声学特性仿真及其改进研究摘要：随着汽车产业的快速发展，城市交通日益拥堵，汽车噪音对人们生活和环境的影响越来越大。

汽车排气消音器作为减少汽车噪音的重要组成部分，其声学特性的研究和改进对于提高汽车静音性能具有重要意义。

本文通过对汽车排气消音器的声学特性的仿真模拟和改进研究，分析了其在降噪性能、风阻特性和排放效率方面的相关影响，为汽车噪音的控制和减少提供了理论依据和技术支持。

1. 引言汽车排气消音器是汽车排气系统的重要组成部分，主要用于降低汽车排气噪音和改善驾驶舒适度。

现有的消音器结构和材料在一定程度上能够降低噪音，但仍然存在一些问题，如消音效果不佳、重量大、造价高等。

因此，对汽车排气消音器的声学特性进行仿真模拟和改进研究具有重要的现实意义。

2. 声学特性仿真模型的建立针对汽车排气消音器的声学特性的仿真研究，需要建立合适的声学模型。

这个模型可以通过有限元方法、边界元方法、声管法等多种方法来建立。

其中，有限元方法在声学仿真中应用最为广泛。

通过对消音器的输入边界条件、材料特性和结构参数进行建模和分析，可以模拟出其在不同频率下的声学特性。

3. 降噪性能的改进研究降噪是汽车排气消音器最基本的功能之一。

为了提高消音器的降噪性能，可以通过优化消音器内部的声学结构和材料来实现。

例如，在消音器的进、出口处设置多级噪声反射板，可以有效地抑制噪声的传播。

同时，合理选择消音器的填充材料和声学隔离材料，也可以改善消音器的降噪效果。

利用仿真模拟，可以优化消音器的结构设计，提高降噪性能。

4. 风阻特性的改进研究除了降噪性能外，消音器的风阻特性也是需要考虑的。

较大的风阻会降低发动机的输出功率，造成汽车的燃油消耗增加。

因此，对消音器的风阻特性进行优化也十分重要。

通过仿真模拟和试验验证，可以优化消音器的内部流道结构，降低风阻，提高汽车的动力性能和燃油经济性。

5. 排放效率的改进研究汽车排气消音器还可以对汽车的排放效率产生影响。

汽车排气消声器的设计与工艺

汽车排气消声器的设计与工艺二ΟΟ一年十二月汽车排气消声器的设计与工艺1表1.1 不同媒质中的声速第1章有关的声学基本概念1.1 声波与噪声声的本质是物质的振动。

振动源的振动，通过介质（媒质）产生的振动，即声波，传到人耳引起对耳膜等的作用，使人感到声音。

声波（介质的振动）可以在固态、液态或气态介质中传播，介质的质点在其平衡位置附近振动，而介质并不传播出去，传播出去的只是声波。

声波每秒钟振动的次数，称为声频，以f 表示，单位为赫兹（Hz ），每秒振动一次为1Hz ，人耳可以感觉到的声频只在f=20~20000Hz 范围内。

声波在媒质中传播的速度称为声速，以C 表示，单位为米/秒，几种媒质中的声速如表1.1所示。

声音在空气中的传播速度随温度的变化为：C=C 0+0.6t 其中：C —声速C 0—在0℃时空气中的声速 t —空气中的温度（℃）同一声波的相邻波同相位点间的距离称为波长，以λ表示，它与频率f 及声速之间关系为：λ=C/f 单位为：米声波和其它波一样，可以产生反射、折射、绕射、干涉和共振等现象。

两个独立的声波同时传播时，相互间的现象是：一方面，各自保持其原有的频率、波速和传播方向不变，继续传播。

另一方面，传播介质的质点的振动，是两个波的合振动，称为声波的叠加。

由此，两个频率相同，相位差恒定，同向传播的声波产生的叠加，称为声波的干涉，该两个声波，称为相干波。

而两个振幅和频率相同的相干线，在同一直线上沿相反方向传播，产生的叠加称为驻波，其特点是在固定的空间合成波的零点（波节）和波幅最大点（波腹）。

两个频率不同，振动方向与相位无固定规律的声波，相互间在传播中，也使某些点振动加强或减弱，但其结果与没有相互作用时的情况相同，则这两个声波称为不相干波。

噪声是由大量频率不同的，一般都是不相干波的声波组成，其特点是振动的非周期性，表现为紊乱、断续的随机振动。

1.2 声的客观度量及频率（频程）1.2.1 媒质在声波的作用下，其中某些点的压力产生强弱变化，这种压力超过静压的值，称为声压，用p 表示，单位为：牛/米2，瞬时声压有正负变化，不能单纯相加，为了表示声压超过静压的程度，一般用有效声压表示，即用一定时间内瞬时声压的均方根值来表示，⎰=Tdt )t (p Tp 021(N/m 2)其中：p (t )——瞬时声压（N/m 2） T ——某时间间隔（s ）声波的传播，使声能也得以传播，在垂直于声波传播方向的单位面积上，单位时间内通过的声能，称为声强，以I 表示，单位为：w/m 2。

汽车排气系统声学的设计

• 根据球坐标下声扰动的波动方程, 假设波是均匀的, 波阵面上的
各个参量相同, 可得
S 1 x S P x C 1 2t22 PS •xsin 2
锥形扩散管的四端网络系数
P1 U1
A C
BP2 DU2
A P1 P2 U2 0
B P1 U2 P2 0
C U1 P2 U2 0
D U1 U2 P2 0
• 不同方式的组合，可设计出不同结构形式的阻抗复合消声器。一般情况下，是抗性部分放在前面 (入口端)，阻性部分放在后面。
16
消声器空间几何尺寸的限制
• 原则上，增大消声器的外几何尺寸，可以提高消声量。但是受到底盘布置的限制，增大背压阻力。
• 截面形状对消声效果也有不可忽视的影响。 • 排量频繁变化的脉动气流使得静态的声学计算要
11
S1
pi (x,t)
pr (x,t)
p2i (x,t)
p2r (x,t)
pt (x, t) S3
S2
扩张消音器的传递损失为：
T 1 L l0 o 1T 0 1 W g 1l0 o 1( 1 0 g 1 4 ( m 1 m ) 2 s2 i2 n L )
x0
xL
峰值消声频率:

fn=（2n+1） 4 l
S
0
S
l
Z
2 l
Z
2 l
33
当L给定时, 可找出某一频率, 在此频率上声抗最大, 即消声量最大。这个结果只限于低频
klC• 1 kC• 1
Zl S0Sl
lZl S0Sl
34
2、直颈锥管声电类比图
L V
X0
Le
V S0
P

汽车排气系统声学性能快速预测方法的研究

汽车排气系统声学性能快速预测方法的研究张杨;邓兆祥;温逸云【摘要】The results of finite element analysis show that the connecting pipes in exhaust system,in parti-cular their lengths have a great influence on the acoustic performance of exhaust system,and the study on the mech-anism of that influence reveals that the main cause is the interaction between incident and reflected sound waves in the pipe,which affects the acoustic characteristics of the system,leading to significant changes in the transmission loss of exhaust system. On these bases,a simulation scheme is proposed to rapidly predict the overall acoustic per-formance of exhaust system consisting of mufflers connected by pipes. Finally,the scheme proposed is applied to the acoustic performance analysis of a production exhaust system and the test results verify its engineering adaptability of the scheme.%有限元分析结果表明,排气系统中的连接管道,尤其是其长度对系统整体声学性能有较大影响,而对该影响的机理研究发现,主要由于连接管道中入射与反射声波的相互作用影响了系统的声学特性,使排气系统传声损失产生较大变动.据此提出了一种可快速预测消声器用管路连接后整体声学性能的仿真方法.最后,将该方法应用于某量产排气系统的声学性能分析,试验结果验证了该方法的工程适用性.【期刊名称】《汽车工程》【年(卷),期】2018(040)002【总页数】5页(P170-173,191)【关键词】排气系统;消声器;连接管道;传声损失【作者】张杨;邓兆祥;温逸云【作者单位】重庆大学,机械传动国家重点实验室,重庆 400044;重庆大学,机械传动国家重点实验室,重庆 400044;重庆大学,机械传动国家重点实验室,重庆 400044【正文语种】中文前言加装排气消声器是降低汽车噪声最有效的手段，因此设计出与排气噪声相匹配的排气系统意义重大[1]。

汽车排气系统的声学性能及流场特性的数值分析研究的开题报告

汽车排气系统的声学性能及流场特性的数值分析研究的开题报告摘要：汽车排气系统的声学性能和流场特性一直是研究的热点之一。

本文将使用计算流体力学（CFD）方法对汽车排气系统的声学性能和流场特性进行数值分析研究。

首先，将建立汽车排气系统的几何模型，然后使用CFD软件进行数值模拟，分析汽车排气系统内部的气流分布、压力分布、温度分布、声压级等参数。

最后，将通过与实验结果的对比来验证数值模拟结果的准确性和可靠性。

关键词：汽车排气系统；声学性能；流场特性；计算流体力学；数值分析一、研究背景和意义近年来，汽车行业的快速发展使得人们对于汽车排气系统的声学性能和流场特性的研究越来越重视。

汽车排气系统的声学性能和流场特性不仅对于排放控制、节能减排等方面有着重要的作用，同时也会直接影响到汽车的性能指标和驾驶舒适度。

因此，对汽车排气系统的声学性能和流场特性进行深入研究，不仅有助于改善汽车排气系统的工作效率和性能指标，还能提高汽车的安全性和舒适性，从而为汽车产业的可持续发展做出贡献。

二、研究内容和方法本文将采用计算流体力学（CFD）方法对汽车排气系统的声学性能和流场特性进行数值分析研究。

具体而言，将分以下几个方面展开研究：1、建立汽车排气系统的几何模型，包括排气管、中段消声器、尾气消声器等组成部分。

2、使用CFD软件对汽车排气系统进行数值模拟，分析汽车排气系统内部的气流分布、压力分布、温度分布、声压级等参数。

3、通过参数的变化来分析汽车排气系统的声学特性和流场特性，并优化排气系统的结构、材料和参数等方面的设计，以提高汽车排气系统的性能指标和工作效率。

三、研究进展和计划目前，本文已经完成了对汽车排气系统的几何模型的建立，并开始进行基于CFD 方法的数值模拟研究。

计划在接下来的研究中，将进行如下工作：1、采用声学仿真方法，对汽车排气系统在不同工况下的噪声特性进行数值模拟，并与实验结果进行对比验证。

2、通过对汽车排气系统内部气流分布的数值模拟，分析气流的流速、压力、温度等参数，以及气流中的湍流特性，为排气系统的优化设计提供依据。