【精品完整版】主消声器内流场分析

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一种新型排气净化消声器的内部流场分析

一种新型排气净化消声器的内部流场分析摘要：对新型的的排气净化消声器建立流场模型，利用CFD软件Fluent进行内部流场分析，本文研究的是带有内置低温等离子体装置的消声器，低温等离子体装置势必对消声器的流场特性产生巨大的影响，进一步影响柴油机的性能。

通过对比分析两种不同内部结构的模型的压力场、速度场，得出内置低温等离子体对消声性能的影响。

通过流场数值模拟，可以分析消声器的空气动力性能，为消声器的设计改造起到一定的指导作用。

关键词：净化消声器，低温等离子体，空气动力性Abstract：By establishing flow field model of the new type of exhaust purification muffler，using CFD software Fluent to analysis internal flow field，this paper studies a muffler with low temperature plasma device built-in，the low temperature plasma device will be have a great influence on the flow field characteristics，and further affect the performance of the diesel engine. Through the comparative analysis the pressure field，velocity field of the two kind of model with different internal structure，it is concluded that the built-in low temperature plasma influence on the muffler performance. Through the numerical simulation of flow field，it is convenient to analyses the muffler aerodynamic performance，and provide guides for the muffler design and transformation .Keywords：purification muffler，low temperature plasma，air dynamic0 前言消声器是降低柴油机排气噪声最主要的消声降噪装置，已经广泛应用到发动机领域。

液压消音器的内部流场的脉动来源分析

ＡｎＡｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｈｅＩｎｔｅｒｎａｌＦｌｏｗＦｉｅｌｄＰｕｌｓａｔｉｎｇＳｏｕｒｃｅｏｆＨｙｄｒａｕｌｉｃＭｕｆｌｅｆｒＳＨＡ源自Ｃｈａｎｇ－ｊｉ
为三个参数指标：一定的流量Ｑ，－定的压力Ｐ，｛液压源ｒ＿蓄能及消振装置盖－＿１负载ｌ
收稿日期：２０１３．１１－０２图１液压系统模型简图
流体从液压动力源输出后，在系统中体现厂——］
Ｖｏ１．１７Ｎｏ．１
Ｊａｎ．２０１４
文章编号：１００８ — ５５６４（２０１４）０１ — ００８３－０３
液压消音器的内部流场的脉动来源分析
单长吉
（昭通学院物理与电子信息工程学院，云南昭通６５７０００）
Ｐ＾厂—————］１）出厂——＿＿］
基金项目：云南省教育厅科学研究基金项目（２０１３Ｙ５７６）作者简介：单长吉（１９７９一），男，吉林吉林人，昭通学院物理与电子信息工程学院副教授，硕士，主要从事大学物理
１液压系统脉动机理分析
液压动力源由于自身结构的不对称性和不均匀性，致使输出的流体频率成分不单一，产生了压力脉动．频率成分不单一的流体进入管路系统中，管路输出会有噪声出现，振动幅度较大，影响液压系统的使

基于Ansys CFX的消声器内部流场模拟分析

基于Ansys CFX的消声器内部流场模拟分析作者：刘全美王杰莫寿存陈萌来源：《科技创新导报》2017年第13期摘要：汽车尾气在消声器中流动是属于流体流动的问题，有效分析汽车尾气在复合式消声器内部的流动情况，有利于对消声器的性能进行评价。

为了设计高效的汽车消声器，该文利用Ansys CFX模拟计算消声器内部流场，消声器的进气端压力较高，所以造成其压力损失较高，使得能量损失增加，空气动力性能有所下降，但仍然在合理的范围内。

关键词：Ansys CFX模拟计算消声器模拟分析中图分类号：TH3 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）05（a）-0100-02汽车尾气在消声器中流动是属于流体流动的问题，有效分析汽车尾气在复合式消声器内部的流动情况，有利于对消声器的性能进行评价。

故该文利用Ansys CFX软件对消声器内部流场进行了模拟分析。

1 仿真目的与过程（1）发动机在日常使用中，衡量消声器在空气中动力性的唯一一个指标就是通过监测发动机的功率损失，但是，在实际的工作状态下，仿真分析不能够模拟排气系统的工作，所以通过消声器的压力损失来衡量[1]。

（2）仿真过程。

①物理模型的建立。

②在ICEM CFD中划分网格。

③在CFX-Pre中设置求解条件。

④在CFX-Solver中求解。

⑤在CFX-post中查看仿真结果。

2 消声器物理模型的建立在Catia中建立复合式消声器的物理模型，由于只需模拟消声器内部的流场，其外部结构对内部流场无影响，所以将消声器壳体进行合理简化，三维模型建立好之后将文件保存为stp 格式，再导入网格划分软件ICEM CFD进行网格的划分。

2.1 消声器网格模型的生成为了进行消声器流场的仿真模拟，该文采用四面体网格和六面体网格相结合的混合网格模型进行划分，并且在边界采用三棱柱边界层网格，这样可以达到精度要求，同时减少计算量，提高计算的速度。

消声器划分好的网格总数为1 694 320，复合式消声器划分好的网格总数为1 734 420。

复杂汽车消声器内部流场数值模拟

ｐｐｓｔｅｍａｎｐｒｗｔ００ｈｌｓＴｅｒｓｌｏｉｌｔｎｉｄｃｔｓｃｅｄｈａｏｅｅｓｉｎａｄｖｒｃｓｉｈｉｅｉｈｉａｔｉ２８ｏｅ．ｈｅｕｔｆｍｕａｉｎｉａｅｌａｙｔｅｇｓｈｌｍｉｓｏｎｏｔｅｎｔｅｈｓｏｉｍｕｆｅ．ｏｕａｉｎｏｅｅａｎｏｉａｉｎ，ｔｅｒｌｔｎｂｔｅｎｉｌｔｅｏｉｎａｋｒｓｕｅｉａｑｉｄｈｆｒＢｙｃｍｐｔｔｆｖｒｌｉｆｗｓｔｔｓｈｅａｉｅｗｅｎｅｌｃｔａｄｂｃｐｅｓｒｓｃｕｒ．Ｔｅｌｏｓｌｕｏｏｖｙｅｒｓｌｏｉｌｔｎｉｈａｅａｅｇｉａｃｎａｔ－ｆｅｅｉｎｅｕｔｆｍｕａｉｔｅｐｐｒｎｂｕｄｎｅｏｕｏｍｕｒｓ．ｓｏｎｃｌｄｇＫｅｗｏｄ：ＭｕｅＣＦＤＰａａｌｌｃｕｔｒＢａｋｒｓｕｅｙｒｓｌｆｒｒｌｌｓｅｅｃｐｅｓｒ
ｎｗｔｎｏｅａｔ－ｆｅｅｉｎ．ｗｖｒｔｅｃｍｐｔｔｎｏｏｌｘｍｕｅｎｒｏｅｄｔｋｓｃｉ．ｎｔｉｅｅｄｆｒｈｕｏｍｕｒｓｇＨｏｅｅ，ｈｏｕａｉｆｍｐｅｆｒｎｅｗｆｌｅｒｔｌｄｏｃｌｉｌｆｉａｍｕｈｔｍｅＩｈｓ
ｐａｅ，ｔｅｐａａｌｌｔｒｉｐｉｄｔｉａｅｔｅｉｎｅｏｆｌｆａｃｍｐｌｘｍｕｅｉｐｒｈｒｌｃｕｓｅｓａｐｌｅｏｓｍｕｌｔｈｎｒｆｗｅｄｏｏｅｌｌｉｅｆｒｕｓｎｇＣＦＤ，ｉｉｈｅｆａｔｄｌｎｗｈｃｈｔｅｐｒｏｒｅ

内部流场分析

第三章轴向柱塞泵内部流程仿真计算流体动力学（CFD）是在计算机上求解描述流体运动、传热和传质的偏微分方程组，并且对上述现象进行过程模拟。

将CFD 技术与工程研究相结合，不仅有助于工程设计的改进，而且能减少实验的工作量．可以说，CFD 技术是一种有效和经济的研究手段。

流体流道的结构对整泵的液压性能起着决定性的作用，因此，有必要揭示流道内流体的运动规律，以及机械结构对流体动力特性的影响，本章将利用CFD 软件Pumplinx软件对泵的内部流场进行仿真分析，研究泵的空化问题。

使用泵的CFD 模拟仿真使得在泵的设计阶段就可以了解泵的性能，避免设计失误，减少试验成本，缩短设计周期。

1、软件简介PumpLinx是Simerics公司的专业泵和马达CFD 模拟工具。

Simerics 是一家美国的动力学软件/咨询公司，总部位于美国阿拉巴马州亨茨威尔市。

Simerics 的团队由科学家和工程师构成，他们的核心成员早在1980 年就是CFD 软件开发和应用方面先驱者。

将他们的知识和经验与先进的计算物理、计算几何和软件工程相结合，给客户提供了新一代的仿真工具。

图3.1 pumplinx软件界面PumpLinx 是一个独特的CFD 工具，它可以帮助工程师更好的设计泵和马达，与其它的通用CFD 软件相比具有以下优点：（a）功能完备。

具有模拟流动、通风、汽蚀的高精度模型。

完全满足泵及其它任何具有旋转部件流体设备的模拟能力。

（b）具有泵/马达专业模版，快速完成设置。

模版将泵CFD模拟的流程和规范内置到PumpLinx软件中，泵的模版使CFD 模拟的设置简单化，同时保证了计算结果的可靠性。

（c）快速计算。

对于不同的泵配置，如转子泵或叶片泵，已经通过可定制模块预编程到PumpLinx 之内，几分钟之内就可以完成设置。

至于计算速度，在泵类应用方面，PumpLinx通常比其它CFD 代码快5倍。

（d）高度自动化的网格生成：PumpLinx / Simerics最新发布的 2.0 版的自动化网格生成能力能够使用户通过简单的两到三步快速的创建网格。

机动车辆消声器的流体动力学特性分析

机动车辆消声器的流体动力学特性分析1. 引言机动车辆的噪音污染在城市生活中越来越引起人们的关注。

机动车辆的发动机在工作时会产生噪音，而消声器作为降低噪音的重要组成部分，具有重要的作用。

本文旨在通过流体动力学的角度对机动车辆消声器的特性进行分析和研究，以期为减少机动车辆噪音污染提供一定的理论支持。

2. 消声器的作用原理消声器是通过运用反射、干涉、折叠等原理，将发动机排放出来的废气中的噪音分散、吸收和降低，从而达到降低发动机噪音的效果。

消声器主要包括进气消声器和排气消声器两部分。

3. 流体动力学特性的分析3.1 气流特性分析消声器内部的流体动力学特性对其消声效果有着重要的影响。

研究表明，气流速度的大小和分布会直接影响消声器的噪音消减效果。

由于消声器内的流动是复杂且非定常的，因此需要采用数值模拟的方法进行研究。

通过模拟计算可以获得消声器内部的气流流速分布，进而分析其对噪音的减少效果。

3.2 噪音传播特性分析噪音传播是指发动机噪音经由消声器后对外部环境的影响。

消声器的设计要考虑到噪音的传播路径和传播特性，以期降低噪音对周围环境的干扰。

传统的方法是通过实验测量消声器的噪音衰减量，但这种方法存在时间和空间上的限制。

而通过数值模拟可以对消声器的噪音传播特性进行较准确的分析，进而优化消声器的设计。

4. 实例分析通过对某款机动车辆消声器的流体动力学特性进行数值模拟分析，得到了以下结论：4.1 消声器内的气流速度分布不均匀，呈现出较强的湍流现象。

这种不均匀的气流速度分布会导致消声器的消声效果不理想。

4.2 消声器的内部结构设计存在问题，导致气流流动路径过长，增加了气流阻力，降低了消声效果。

4.3 消声器的尺寸对其消声效果有影响。

在其他条件相同的情况下，尺寸较大的消声器具有更好的消声效果。

5. 改进建议针对以上实例分析中的问题，提出以下改进建议：5.1 优化消声器的内部结构，确保气流流动路径短而直线，并减小气流阻力。

水管路消声器声学性能的时域计算及分析

水管路消声器声学性能的时域计算及分析水管路消声器是一种能够有效减少管道内压力脉动和噪声的装置。

如何准确地计算和分析水管路消声器的声学性能是该领域的研究重点之一。

本文将介绍水管路消声器的时域计算及分析方法。

在水管路中，噪声主要来源于流体的脉动和涡旋流的冲击引起的压力波。

水管路消声器的基本原理是利用不同的结构和材料来改变声波的传播路径和反射特性，从而减少噪声的传播和反射。

因此，对水管路消声器的声学性能进行分析需要考虑各种声波的传播、干涉和反射等复杂的物理过程。

在时域计算中，可以采用传统的数值方法，如有限差分法或有限元法，来分析水管路消声器的声学特性。

其中，有限差分法是一种基于差分方程方法的数值计算方法，可以准确计算声波在水管路中的传播路径和干涉效应。

有限元法则是一种计算机模拟方法，它将复杂的声学问题分解成小的离散单元，通过组合这些离散单元来模拟整个系统。

通过这些数值方法，可以计算出水管路消声器的传递函数、声龄、反射系数等关键参数。

另一方面，在分析水管路消声器的声学性能时，也需要考虑结构和材料等因素的影响。

例如，在设计水管路消声器时，可以采用多级设计方案，以使声波的传播路径更加复杂，从而达到更好的消声效果。

在材料方面，可以选择具有特定声学性能的材料，如聚酰亚胺、聚苯乙烯、橡胶等，以提高消声器的效能。

总之，水管路消声器是减少水管路内噪声的重要装置，需要进行准确的声学性能分析和设计。

通过应用数值方法和考虑材料和结构等因素，可以有效地改善水管路消声器的消声效果，提高水管路的使用效率。

相关数据是指在特定领域或问题上收集的有关信息和数字。

对于不同领域的数据，分析方法和识别的趋势也会不同。

下面将以商业领域为例，列举一些相关数据并进行分析，帮助企业更好地了解市场和战略。

1. 销售和收益数据销售和收益数据是企业了解市场行情的重要指标，可以帮助企业识别市场趋势和业务表现。

例如，比较去年同期和今年同期的销售和收益数据，可以确定企业正在扩大业务，推动市场份额。

从消音器发的流体音分析

从消音器发的流体音分析1 前言为降低从风机与压缩机的吸、排气系统等发出的空气音，基本上都是在其开口部安装消音器（Muffler）装置。

消音器大致分为抗性消音器，吸收型消音器和主动型消音器。

近几年，通过采用相同振幅向管道系统提供逆相声音来达到消音的主动型消音装置的试验方兴未艾。

但是，能够实用的几乎都是抗性消音器，或者在这种消音器上增加了吸音方式的消音器。

关于通过反作用型消音器（以下简称为消音器）得出的声衰减特性，因为其使用方法简便，所以采用以一元平面波理论为基础的转移矩阵法的预测方法。

另一方面，随着对降低吸、排气噪音的要求越来越高，消音器内部结构复杂化的同时，工作流量增加，如压缩机排气消音器的内部流速局部达到70～80m/s。

这时，实际得到的消音效果显示比根据音响理论得出的衰减特性要小得多。

这个原因可以认为是：（1）因气流产生的声音；（2）因气流产生的音响特性阻抗变化。

关于（2），有以假设在消音器各截面内流速相同为基础的理论分析，衰减特性发生变化的研究，但是，也有研究认为流速在100m/s以下，没有那样大的变化。

与此相对，在（1）的消音器内部发生的气流音能量，特别是在中、高频范围，与流速的6次方成比例地增大，很明显地阻碍了消音器实际安装状态下的消音效果。

下面，本文就消音器中气流音的发生特性与发生结构，作一简单介绍。

2 消音器中气流音的发生状况2.1 气流音的主要频率范围为了掌握在消音器内发生的气流音实际状态，用足够大的消音器对压缩机的排气进行消音后再提供给试验消音器时，其开口部辐射噪音的频率特性如图1所示。

相比不安装消音器的直管时，因高速气流通过消音器内部，在相当大的频率范围内噪音级别上升。

还有，明确了因消音器内部结构的不同，发生噪音的频率特性也会不同。

但是，实际的消音器内部结构很复杂，要明确气流与发生音之间的关系很困难，因此，对空腔型消音器提供稳定气流时的气流音进行研究。

通过风机将发生的稳定气流导入在内部能充分吸音的大前置消音器内，降低气流中的噪音后提供给试验消音器时，可以将消音器入口管的增音量近似性地看作是气流音的声压级。

消声器内部流场及温度场的数值分析

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内 !! 燃 !! 机 !! 学 !! 报 !!!!!!!!!!!!!!! 第 ! " 卷第 % 期
部分 ! 由图可见 " 所生成的网格较好地模拟了消声器实际几何结构 ! 为讨论方便 " 建立图!所示的直角坐标系 " 以下所述位置关系均以此坐标系为基础 !
所以将外腔壁面温度设为 % 其余壁面均设为 # # 0$ 绝热 ! /) T! 方程的离散和求解选择中心差分格式对连续性方程和动量方程离散求解 " 其余流动方程则采用上风差分格式求解! 方程的求解采用商用软件 Z 8 ; <完成 !
% /&
" 如图 . 所示 ! 由于采
用了内插管结构 ! 且进’ 出管轴线相互错开一定距离! 致使气流多次经过 " 从而增 # M的转折与回流 ! 加了声波反射和声能损耗 ! 有利于降低噪声 " 在消声器入口段 ! 穿孔管末端及第二腔末端均有涡流产生 ! 由于这种噪声的声功率和气流速度的因而气流速度较高时 ! 将会产生很强 G 次方成正比 ! 的再生噪声 " 由图 . 可见 ! 涡流处气流速度较低 ( 其值均在 ! ) ! 因此产生的再生噪声较小 " #L =以下 *
图 D! 消声器中心平面处速度矢量图 1 ( 3 D 2 c 5 > ) & ( ’ 5 & ’ ) "& 4 # " ’ ’ 4 " ) 9 4’ 4 5& 5 $ ’ " # >: > # $ 5 AB 2
应该注意的是 & 比较图 . 可以发现由 K与图 . Q" 于中间内插管的存在 " 导致两中心平面的速度分布规律大不相同 ! 图 . K所示的速度剖面图呈现两侧高% 中间低的马鞍型 " 而图. Q则呈现出中心速度最消大分布的凸型" 这种分布是合理的! 在 ? 方向" 万方数据

汽车排气系统的流场分析与优化

汽车排气系统的流场分析与优化汽车排气系统是汽车内部的重要组成部分，其主要作用是将引擎燃烧产生的废气排出车外，同时通过减少噪音和减少尾气排放来提高汽车的性能和环保性。

为了让汽车排气系统达到最优的效果，需要对其流场进行分析和优化。

本文将探讨汽车排气系统的流场分析和优化方法及其重要性。

汽车排气系统的流场分析主要是通过数值模拟和实验分析两种方式进行。

数值模拟是通过数学公式和计算机程序来模拟气体在系统内的流动情况，从而评估不同设计方案的效果。

实验分析则需要建立实验测试系统，通过实际测量排气系统内的流量、温度、压力以及噪音等参数来评估系统效能。

流场优化的目标是优化汽车排气系统的流道结构，减少排气的阻力和噪声，提高排放性能，从而提高汽车的性能和环保性。

常见的优化技术包括改良排气管、增加消声器、加装优化的尾气处理装置等。

其中，改良排气管可以通过优化管径和长度、增加折弯和膨胀等手段来改善流动状态，减少压力损失和流动噪音。

扩大消声器的面积和优化排气管进出口位置，可以减轻排气噪音。

对于汽车制造企业来说，汽车排气系统的流场分析和优化无疑意味着大量的研发成本和维护成本。

但是，从长远来看，积极探索更优化的汽车排气系统，不仅能提升企业产品的技术含量和市场竞争力，还能进一步提高汽车产品的环保标准和行业质量监管标准，满足消费者的需求。

总之，汽车排气系统的流场分析和优化是汽车制造企业进行产品研发的重要一环。

正确认识其优化的重要性和方法，可以提升汽车性能和环保性水平，不仅符合社会的环保需求，也能为企业带来持续的盈利和发展。

汽车排气系统的流场分析和优化，不仅可以提高汽车的性能和环保性，同时还能降低车主维护成本，增加行车舒适度。

因此，在汽车制造业竞争日趋激烈的今天，汽车排气系统的优化已经成为掌握核心技术的重要环节。

在汽车排气系统的流场分析和优化中，数值模拟技术是起着关键性作用的。

数值模拟是通过计算机程序对排气系统内气体流动状态进行模拟计算，从而得出流场分布和物理参数，提供了更加精确的数值和可靠的依据。

挖掘机消声器设计与声场流场分析

关键词：排气噪声；复合消声器；传递损失；压力损失中图分类号：ＴＨ１６；ＴＵ６２文献标识码：Ａ文章编号：１００１ — ３９９７（２０１３）１２－００４４ — ０３
ＭｕｆｌｅｒＤｅｓｉｇｎａｎｄＳｉｍｕｌａｔｉｏｎＡｎａｌｙｓｉｓｏｆＳｏｕｎｄＦｉｌｅｄ
ห้องสมุดไป่ตู้
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｗｉｔｈｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆａｒｔｅｘｃ￣ｕ（１ｔｏｒｅｎ￣ｔＦｅｐｒｏｖｉｄｅｄ，ｔｈｅｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌｆｒｅｑｕｅｎｃｙｆｏｅｘｈａｕｓｔｎｏｓｉｅｏ『ｔｈｅｅｎｇｉｎｅｉｓｃｌｃａｕｌｔａｅｄ．Ａｎｉｍｐｅｄａｎｃｅｃｏｍｐｏｓｉｔｅｍｕｆｌｅｒｉｓｄｅｓｉｇｎｅｄ，ａｎｄｔｈｅｓｏｕｎｄｉｆｅｌｄａｎｄｌｏｆｗｉｅｆｌｄｏｆｍｕｆｌｆｅｒｉｓａｎｌａｙｚｅｄｂｙｓｉｕｎｇｔｈｅ
ｂｙａｃｏｓｔｕｉｃｆｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｍｅｔｈｏｄ．Ｔｈｅｓｏｕｎｄｐｒｅｓｓｕｒｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎａｎｄｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｌｏｓｓｃｕｉｗｅｒｅａｎａａｙｌｚｅｄ．ＦｉｎｌａｌｙｉｎｔｅｒｎｌａｌｏｆｗｉｅｆｌｄｉｓｓｉｍｕｌｔａｅｄｗｉｔｈＣＦＤｍｅｔｈｏｄｔｏｃａｒｒｙｏｕｔｔｈｅａｅｒｏｄｙｎａｍｉｃｓｐｅｒｆｏｒｍｎｃａｅｆｏｔｈｅｍｕｆｌｆｅｒ．ＴｈｅｓｉｍｕｌｔａｉｏｎｃａｌｃｕｌｔｅａｓｔｈｅｐｒｅｓｓｕｒｅｌｏｓｓＤ厂ｔｈｅｍｕｆｌｅｆ．Ｔｒｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈｔａｔｈｅｄｅｓｉｎｅｇｄｍｕｆｌｅｆｒｎｏｔｏｎｌｙｈａｓｎｇｏｏｄｓｉｌｅｎｃｅｒｅｆｆｅｃｔ，ｂｕｔａｌｓｏｍｅｅｔｓｔｈｅｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓｆｏｔｈｅｐｒｅｓｓｕｒｅｌｏｓｓ．Ｕｓｉｎｇｔｈｅｎｕｍｅｒｉｃａｌａｎｌａｙｓｉｓｔｏｐｒｅｄｉｃｔｔｈｅｐｅ￣ｒｍａｎｃｅｆｏｔｈｅｍｕｆｌｅｆｒｉｓａｃｃｕｒａｔｅ．ｗｈｉｃｈｃａｎｂｅｕｓｅｄｒｅｆｅｒｅｎｃｅｆｏｒｄｅｓｉｇｎｏｆｍｕｆｌｅ．ｒ

内燃叉车排气消声器内流场及温度场数值分析

内燃叉车排气消声器内流场及温度场数值分析游红武;王志刚;李明辉;沈晓庆;沈苏艺;相曙锋;翁泽宇【摘要】在排气消声器声学性能的分析中,为了计入气流流速和温度的影响,以某内燃叉车排气消声器为研究对象,基于流场分析理论,利用fluent软件对其内部复杂流场及温度场进行了数值模拟,分析得出消声器内部的速度场和温度场.以消声器内部温度场计算结果为基础,采用Ansys稳态热分析模块,计算得到排气消声器壳体的稳态温度场,并进行消声器壳体温度测量试验.研究结果表明:内燃叉车排气消声器壳体稳态温度场的仿真结果与试验结果在消声器壳体上的位置变化趋势基本吻合,说明了仿真得到的排气消声器壳体温度场可信,排气消声器内部流场及温度场仿真分析正确.%In order to consider the influence of air flow velocity and temperature into the analysis of acoustic performance of exhaust muffler,the complex flow and temperature fields in an internal combustion forklift exhaust muffler was numerically simulated with the fluent software.The velocity and temperature fields were gained.According to the simulation results of the temperature field inside muffler,the steady state temperature field of muffler shell was calculated with Ansys steady-state thermal analysis module.Moreover,the experiment of measuring muffler shell temperature was carried out.The research results show that the simulation results are consistent with experimental results which on the muffler shell,illustrating that simulation results are credible,and then the simulation results of flow and temperature fields inside muffler are correct.【期刊名称】《浙江工业大学学报》【年(卷),期】2017(045)002【总页数】5页(P142-146)【关键词】内燃叉车;排气消声器;流场;温度场;数值仿真【作者】游红武;王志刚;李明辉;沈晓庆;沈苏艺;相曙锋;翁泽宇【作者单位】浙江工业大学机械工程学院,浙江杭州310014;浙江工业大学机械工程学院,浙江杭州310014;杭叉集团股份有限公司,浙江杭州311305;杭叉集团股份有限公司,浙江杭州311305;杭叉集团股份有限公司,浙江杭州311305;杭叉集团股份有限公司,浙江杭州311305;浙江工业大学机械工程学院,浙江杭州310014【正文语种】中文【中图分类】TK402发动机的排气噪声是内燃车辆的主要噪声源，降低排气噪声最常用、最有效的方法是在发动机排气管道系统中安装排气消声器.排气消声器能够有效阻止或衰减声音的传播，而允许发动机排出的气流的通过.消声器对不同的气流流速和温度，其内部声波的传播和衰减规律，穿孔结构声阻抗，介质的流动属性及声速会发生改变，从而导致消声器的消声特性会有所不同[1].对于内燃叉车，尤其是在高速工况下，排气消声器通过的是高速高温气流，在分析其消声性能时，就需要计入气流流速和温度的影响.在考虑气流和温度影响，对消声器的声学性能进行分析时，通常将其内部流场及温度场简化为恒流和恒温场，抑或是简化为均匀流场、线性梯度温度场.殷健[2]在对某汽车排气消声器的声学性能进行研究时，将消声器内部气流的流速和温度视为平均流速和恒定温度.袁启慧[3]对抗性消声器的消声性能进行仿真分析时，将消声器内部流场和温度场简化为恒流和恒温场.徐贝贝等[4-5]在分析气流对同轴穿孔管抗性消声器消声性能的影响时，将消声器内部流场简化为均匀流场.董红亮等[6]在研究温度对某内燃机排气消声器声学性能的影响时，将消声器内部温度场视为线性温度梯度.然而，排气消声器结构具有一定的复杂性，内部流动状况和温度分布比较复杂.因此，将消声器内部复杂流场和温度场进行简单地简化处理，会对消声器声学性能的分析带来很大的误差.目前，计算机数值计算技术的发展，为研究消声器内流场和温度场创造了条件.采用fluent软件对排气消声器最高速工况下内部的流场及温度场进行了仿真计算，并以消声器内部温度场分析结果为基础，仿真计算了排气消声器壳体的稳态温度场，对比消声器壳体温度试验结果，对排气消声器内部流场及温度场仿真计算的正确性进行了验证.某内燃叉车排气消声器结构示意图如图1所示，该排气消声器有三个腔室，并通过进气管、过渡管和排气管实现气体的流通.发动机排出的废气从左侧进气口进入消声器的进气管(其中进气管末端端口封闭)，首先经过一个由进气穿孔管和第二腔构成的共振消声结构，再进入小孔消声结构，气流通过小孔消声结构扩散后进入到第三腔中，第三腔中的气体从过渡管的右侧进入到由中间过渡穿孔管和第二腔形成的共振消声结构，随后气流进入第一腔中，经过第一腔后的气体从排气管的左侧进入排气管，最终进入外界大气.2.1 流场分析理论排气消声器内部气流的流动状态可视为湍流，具有不可压缩性[7].对于湍流流动，仿真分析主要是基于连续性方程、雷诺时均N—S方程和标准k—ε湍流方程来实现[8].连续性方程为雷诺时均N—S方程为标准k—ε湍流方程包括反映湍流脉动量对流场影响的湍流动能方程和湍流应力方程，其表达式分别为式中：ui，uj分别为沿i和j方向的速度分量；fi为沿i方向的质量分量；P为压力，Pa；ρ为空气密度；μ为运动黏性系数；μt为湍流黏性系数；k为湍动能；ε为湍动能耗散率；C1ε和C2ε分别为经验常数；σk和σε分别为湍动能k和耗散率ε对应的Prandtl数.根据Launder等推荐值[9]，C1ε，C2ε，σk，σε仿真计算的取值分别为1.44，1.92，1.0，1.3.2.2 仿真计算以fluent软件作为计算工具，选择基于压力的分离隐式求解器进行定常计算，采用标准k—ε方程湍流模型对消声器内部的流体流动进行数值模拟.工作介质为空气，并视为不可压缩性流体.消声器壁面材料为Q235a碳素钢，壁面厚度为1 mm.边界条件设置如下：1) 消声器入口设置为速度边界条件，气流速度为100 m/s，进气温度为503 K.2) 消声器出口直接与大气相通，为此将环境压力设置为出口边界条件，出口温度设为300 K.3) 消声器壁面设为静止、无滑移壁面，与周围气体的对流换热系数设置为30W/(m2·℃)[10]，壁面粗糙度为0.5 μm.2.3 计算结果分析为了能够清楚说明排气消声器中流体的速度和温度分布，在排气消声器上取了两个截面：一个是进气管和过渡管轴线所在的平面，简称截面Ⅰ；另一个是过渡管和排气管轴线所在的平面，简称截面Ⅱ，如图1所示.图2，3分别表示排气消声器在截面Ⅰ，Ⅱ上的气流速度和温度云图.由图2(a)可以看出：气流以100 m/s左右的速度由消声器左侧入口进入进气管，由于管上穿孔和管末端封闭，一部分气体从离入口最远的几排小孔平均以111m/s速度沿径向流出到第三膨胀腔内.第三腔中的这部分气体经过复杂运动后流进中间过渡管.另一部分气体直接流到封闭端面，并因端面的阻力作用形成了回流，回流的气体又从离封闭端面较远的小孔以150 m/s速度流入第二腔内，然后撞击壁面及隔板后流进中间过渡管上的小孔中.由图2(b)可以看出：从进气管内流出的两部分气体在中间过渡管内交汇，并使得中间过渡管的出口处气流速度达到120m/s左右.从中间过渡管出来的气体在第一腔内沿着前端面板和侧壁分散流入排气管，排气管入口处的流速分布不太均匀，高的一侧达到了103 m/s，低的一侧则只有59 m/s，不过离入口越远速度越趋均匀，最终气流以93 m/s的速度进入大气.由图3可以看出：消声器内各个区域温度变化较大，进气管内的温度高达502.9 K，随着气体的流动，温度逐渐减小，并出现较大的温度梯度.由图3(a)可以看出：第三腔中的温度由进气管流出时的501 K降到489 K.过渡管内的气流温度在轴向上温度变化不是很大，只有2 ℃左右，在径向从穿孔开始位置到出口处温度变化幅度较大，达到11 ℃左右.由图3(b)可以看出：第一腔内温度梯度变化较大，在中间过渡管的出口区域温度稍高，在494 K左右，在中间过渡管的出口与排气管入口之间靠近中间隔板区域温度最低到483 K.此外，第二腔内由于气流量少，温度变化梯度只有4 ℃；排气管内的温度基本保持一致，在489 K左右.3.1 稳态的传热分析排气消声器壳体结构的传热可视为常物性无热源的稳态传热过程[11]，仿真计算所依据的导热微分方程为式中：kx，ky，kz分别为固体结构沿着x，y，z方向的导热系数；T′为固体结构的温度.稳态传热仿真分析的边界条件通常分为三类，它们的控制方程分别为式中：nx，ny，nz分别为边界外法线的方向余弦；为第一类热边界条件下给定的温度；qf为第二类热边界条件下给定的热流密度；hc为第三类热边界条件下物体与周围介质的对流换热系数；T∞为环境温度.3.2 壳体稳态温度场仿真计算及结果分析以排气消声器内部流体温度场计算结果为基础，采用Ansys稳态热分析模块对排气消声器壳体温度进行仿真计算.仿真计算之前需定义材料的热导率，参照Q235a 钢的物理性能参数表[12]，Q235a材料在200，300，400，500 ℃时的热导率分别对应61.1，55.3，48.6，42.7 W/(m2·K).此外，在排气消声器相应区域定义边界条件：内、外壁均采用第三类边界条件，与气体间的换热形式分别属于强制对流换热和自然对流换热，对流换热系数分别设为115 W/(m2·℃)和30 W/(m2·℃)；排气消声器进排气口管壁端部采用第一类边界条件，温度分别设为230 ℃和25 ℃.图4为消声器壳体稳态温度场分布云图，由图可以看出：此排气消声器在第一腔靠近排气管入口及过渡管出口附近、第三腔靠近进气管穿孔段附近及尾管上的壳体温度较高，在197～221 ℃之间，而排气消声器其余部分的壳体温度要低一些，其中固定消声器支架位置的温度最低为57 ℃.4.1 试验过程将内燃叉车发动机启动预热到稳定状态，采用AR300+非接触式红外线测温仪对壳体温度进行试验测量，测量现场如图5所示.温度测点布置如图6所示，在消声器外壁轴向方向共布置有18个测点，分别位于l线、m线和n线上，另外，在尾管管壁上布置有3个测点.测量时测温仪距测点的距离为50 mm，并且垂直于测点表面，环境温度为25 ℃.4.2 试验结果分析取多次测量结果的平均值作为测量值，对测量值与仿真值的相对误差进行估算，并将仿真值、测量值及它们的相对误差见表1.为了分析排气消声器壳体外壁温度随位置变化的规律，对比仿真结果与试验结果的一致性，将表1的数据绘制成图，图7表示排气消声器壳体外壁相应刻度线上各测点的温度分布.由图7可以看出：各个刻度线上的测点温度的仿真数据与相应的试验数据随消声器壳体上的位置变化趋势基本一致，在数值大小上存在一定的偏差.结合表1，大部分测点温度的仿真值相对于测量值的误差都在5%以内，产生误差的原因可能是实际试验测量过程中，测量时人为的因素；在数值仿真分析时，由于仿真模型在局部区域做了一些简化处理，与实际消声器模型存在一定的差别，以及设置理想化的边界条件，也会产生一定的误差.因此，总体上可以认为仿真得到的排气消声器壳体温度场基本可信，进而也说明了排气消声器内部流场及温度场仿真结果的正确性. 通过对内燃叉车排气消声器内部流场及温度场的数值模拟，及壳体温度场的仿真与试验，结果表明：该消声器内流场为非均匀分布，气流流速大小变化复杂，且在穿孔及截面突变的管道内流速变化较大；排气消声器工作过程中内部存在较大的温度梯度，不仅各腔之间的温差较大，而且在同一腔室内的温度也有差异，变化复杂，最大温差约20 ℃；通过消声器壳体温度仿真及试验测试，间接验证消声器内部流场及温度场数值仿真的正确性，是一个比较简便和实用的方法.【相关文献】[1] DENIA F D, SNCHEZ-ORGAZ E M, MARTNEZ-CASAS J, et al. Finite element based acoustic analysis of dissipative silencers with high temperature and thermal-induced heterogeneity[J]. Finite elements in analysis & design,2015,101(1):46-57.[2] 殷健.发动机影响下的消声器声学性能研究[D].南京:南京理工大学,2013.[3] 袁启慧.基于b汽车排气消声器性能仿真研究[D].重庆:重庆交通大学,2013.[4] 徐贝贝,季振林,康钟绪,等.均匀流直通穿孔管消声器声学特性预测的有限元法[J].噪声与振动控制,2010(4):100-103.[5] 方智,季振林.均匀流直通穿孔消声器的声学特性分析[J].声学学报,2015(3):404-412.[6] 董红亮,邓兆祥,来飞.考虑温度影响的消声器声学性能分析及改进[J].振动工程学报,2009(1):70-75.[7] 张德满,李舜酩,门秀花.单缸发动机消声器压力损失的CFD研究[J].华南理工大学学报(自然科学版),2010(3):129-132.[8] 黄雪雷,李育敏.板式塔弓形降液管液相流场CFD数值模拟[J].浙江工业大学学报,2010,38(5):518-521.[9] 安德森.计算流体力学入门[M].北京:清华大学出版社,2010.[10] 李思文,李华,杨臧健,等.光管内湍流脉动传热影响因素的实验研究[J].浙江工业大学学报,2013,41(4):395-399.[11] 李迎.内燃机流固耦合传热问题数值仿真与应用研究[D].杭州:浙江大学,2006.[12] 潘家祯.压力容器材料使用手册—碳钢及合金钢[M].北京:化学工业出版社,2000.。

机动车辆消声器的流体噪声与流场模拟

机动车辆消声器的流体噪声与流场模拟随着城市化的快速发展和人们生活水平的提高，机动车辆已成为现代社会中不可或缺的一部分。

然而，机动车辆所产生的噪声也给城市生活环境带来了不可忽视的影响。

为减少机动车辆噪声对人们的困扰，研究者们致力于改进机动车辆消声器的设计以降低噪声产生。

在消声器设计的过程中，流体噪声与流场模拟成为重要的研究内容。

机动车辆噪声的主要源头之一是发动机排气系统。

在汽车发动机中，燃烧产生的高温高压气体通过排气管进入消声器，在消声器中经过一系列的膨胀与膨化过程，最终被排放到大气中。

这个过程中，气体通过消声器内部的复杂结构，引发了许多流动现象，从而产生了噪声。

因此，如何通过优化消声器的内部结构，减小气体流动引起的噪声就成为一项重要的任务。

研究者通过流体噪声与流场模拟的方法，可以对机动车辆消声器的内部流动特性和噪声产生机理进行详细研究。

在进行流体噪声模拟时，研究者通常会采用计算流体力学（CFD）方法，通过数值计算来模拟消声器内部气体的流动情况。

这种方法能够精确地描述气体在各个区域的压力、速度和温度分布，进而获得消声器内部流场的各种参数。

在进行流场模拟时，首先需要建立消声器的几何模型。

消声器的几何模型通常是根据实际生产的消声器设计图纸来构建的。

基于这个几何模型，研究者可以使用CFD软件进行网格划分，并设置相应的边界条件，以模拟气体在消声器内部的流动情况。

在进行流体噪声模拟时，研究者通常会将气体视为一个可压缩流体，并使用Navier-Stokes方程组来描述气体的运动。

通过求解这个方程组，可以得到消声器内部气体的压力、速度和温度分布。

同时，研究者还可以利用声学传递函数（ATF）等方法，将气体流动的特性转化为噪声的产生机理。

通过这样的方法，研究者可以分析流动现象对噪声产生的贡献程度，进而指导消声器的设计与优化。

流体噪声与流场模拟在机动车辆消声器设计中的应用非常广泛。

通过对消声器内部流场的模拟与分析，研究者可以确定消声器的关键部位，如进气口、内壁结构或出气口等，从而指导消声器的优化设计。

汽车消声器的流场和压力损失分析

第３４卷第１期２０１１年２月武汉科技大学学报ＪｏｕｒｎａｌｏｆＷｕｈａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＶ０１．３４．Ｎｏ．１Ｆｅｂ．２０ｌｌ汽车消声器的流场和压力损失分析许建民（厦门理工学院机械工程系，福建厦ｆ１，３６１０２４）摘要：采用ＣＦＤ软件Ｆｌｕｅｎｔ对两种不同结构形式的双扩张腔消声器的速度场、压力场进行三维稳态流动数值模拟．研究相应的压力损失随入口流速的变化趋势。

结果表明，双扩张腔消声器内部流场非常复杂，中间连通管的位置和敷量对消声器内气体的压力损失有很大的影响，双连通管消声器内的压力损失比单连通管的要大。

关键词：ＣＦＤ；消声器；速度场；压力场中图分类号：ＴＨ３１ｌ文献标志码：Ａ文章编号：１６７４—３６４４（２０１１）０１—００６９—０４消声器在降低噪声的同时。

会带来排气阻力增加，导致发动机动力性能和经济性下降。

因此，研究消声器内气体的流动特性非常重要ｕ屯］。

对于结构复杂的消声器，其内部气体流动是三维、非定常的。

对汽车消声器进行流动特性分析，能迅速发现消声器设计不合理的局部结构，并为消声器的优化设计提供必要的理论支持Ｄ］。

但目前关于消声器内流场变化和气体流速、压力、分布的报道很少¨Ｊ。

三维ＣＦＤ模拟技术在汽车消声器优化设计中的成功应用，为现代汽车零配件的优化设计开辟新的思路和方向［５］。

本文采用ＣＦＤ软件Ｆｌｕ—ｅｎｔ对两种典型结构的消声器内部流场分布进行研究，并就消声器内部的气流速度变化对其压力损失的影响进行分析。

连通管和出口管的长度分别为４０、３０、４０ｍｍ；入口管和出口管的直径均为２０ｍｍ。

消声器Ａ和Ｂ之间的区别在于消声器Ａ的中间连通管的直径为２０ｍｍ，而消声器Ｂ两中间连通管的直径均为１０ｍｍ。

１数学模型及其数值求解１．Ｉ数学模型对消声器内部流场进行数学建模，其控制方程和湍流模型参见文献［６］。

图ｌ消声器的三维模型图１·２数值求解Ｆｉ昏１Ｔｈｒ睁ｄｉｍｅ璐ｉ。