排气消声器声学性能有限元分析研究
船用柴油机排气消声器声学性能预测的边界元法及实验研究的开题报告
船用柴油机排气消声器声学性能预测的边界元法及实验研究的开题报告一、研究背景及意义船用柴油机是船舶动力系统的关键组成部分之一，其运行时会产生噪声污染，对船舶员工和周边环境都有一定的危害。
因此，对船用柴油机的噪声控制是必要的。
而柴油机的排气消声器是降低噪声的一种常见方法，其声学性能直接影响消声效果。
目前，船用柴油机排气消声器声学性能的研究大多采用实验手段，这种方法成本高、周期长，且无法进行全面的声学参数分析，因此亟需开展相关的理论研究。
边界元法是一种应用普适性广的求解声学问题的方法，其能够准确有效地计算消声器的声学性能。
因此，本研究拟采用边界元法对船用柴油机排气消声器的声学性能进行预测，并结合实验对预测结果进行验证，为设计船用柴油机排气消声器提供理论基础。
二、研究内容及方法本研究将从以下几个方面展开：1. 船用柴油机排气消声器的声学特性研究：包括消声器的声学参数、消声器内部的流场分布以及噪声源的分析等。
2. 边界元法在船用柴油机排气消声器声学性能预测中的应用：采用PML（完美匹配层）边界处理方法，建立船用柴油机排气消声器的边界元模型，对其声学特性进行模拟计算，并得出预测结果。
3. 船用柴油机排气消声器实验研究：通过在实验室内建立模拟的工况和环境，对船用柴油机排气消声器进行实验，获取其声学特性数据，并与模拟结果进行对比分析，验证边界元法的准确性。
4. 基于声学优化的消声器设计：结合预测结果和实验验证，针对消声器中存在的问题，对其结构进行优化设计，提高消声效果。
三、预期成果本研究预计可以得到以下成果：1. 船用柴油机排气消声器声学参数的分析，为后续研究提供基础。
2. 基于边界元法的船用柴油机排气消声器声学性能预测模型，提高研究效率与计算准确性。
3. 船用柴油机排气消声器实验仪器的搭建和实验测试数据。
4. 为船用柴油机排气消声器的设计提供有用的理论指导，提高其噪声控制能力。
四、研究难点1. 消声器内部复杂的流场分布和声场分布无法直接解析，需要采用计算流体动力学和边界元法等方法进行分析和计算。
某摩托车排气消声器声学性能分析
的大小 、 消声频 带 范 围的 宽窄 ２个 方 面 ， 据 噪声 根
基 金 项 目 ： 庆 市 教 委 科 研 基 金 资 助 项 目（ Ｊ９ ６０ 重 Ｋ ００ １ ） 作 者 简 介 ： 泽 好 （９ ６ ） 男 ， 南 麻 阳人 ， 士 ， 授 ， 要 从 事 车 辆 动 力 学 、 黄 １６ 一 ， 湖 博 教 主 车辆 振 动 噪声 控 制 方 面 的研 究 。
文献 标识 码 ： Ａ 文 章编 号 ：６ ４—８ ２ （０ ０ １ ０ １ 一 ４ １７ ４ ５ ２ １ ） ２— ０ ｌ ０ 中 图分 类号 ： Ｈ １ ． Ｔ １３ １
Ａｃ ｕ ｔｃ ｒ ｏ ｍ ａ ｃ ｏ ｓ ｉ ｓ Ｐｅ ｆ ｒ ｎ ｅ Ａｎａ ｙ ｉ ｆ Ｍ ｏ ｏ ｃ ｃｅ Ｅｘ ａ ｓ ｕ ｅ ｌ ｓｓ ｏ ｔ ｒ ｙ ｌ ｈ ｕ ｔ Ｍ ｆ ｒ ｌ
Ａｂｔａ ｔ Ｔ ｉ ｒｓａｃ ｋ ｓａｍ ｔｒｙｌ ｅｈ ｕｔｓｅ ｃｒａ ａｓ ｄ ｂｅｔ ｎ ｆｅ ｏ ｎ ｓ ｃ： ｈｓ ｅｅｒｈｔ ｅ ｏ ｃｃｅ ｘ ａ ｓ ｉ ｎｅ ｓ ｔ ｙｏｊｃ，ａｄ ａｍｕ ｒｓｕ ｄ ｒ ａ ｏ ｌ ｕ ｌ ｆ
ｉ ｌ ｄｔｐ ｅ ｐ ｏ ｅ ｓｎ ｏｔ ｒ ｐ ｒ ｓ ｆｅ ｄ ｍｏ ｅ ｓｅ ｔ ｂｉｈ ｄ ｂ ｓｎ ｈｅｆｎ ｔ ｌ ｍｅ ｒ ・ ｒ ｃ ｓ ｉｇ ｓ ｆｗａｅ Ｈｙ ｅ ｍｅ ｈ．Ａｃ ｏ ｄ ｎ ｏ ｉ ｃ ｒ ｉ ｇ ｔ
ＨＵＡＮＧ － ａ ＺＨＡＮＧ ｏ ｌａ ｇ， ＵＮ ａ ｇ ｄ ｎ Ｚｅ ｈ ｏ， Ｈａ —ｉｎ Ｓ Ｚｈ ｎ — ｏ ｇ
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汽车排气消声器性能研究与设计开发分析
0引言声学和流体动力学是研究汽车排气消声器性能的最主要的两门学科。
研究人员运用多种运算方式和模拟仿真软件进行消声器的性能测试，对其设计提供了极大的方便。
汽车排气消声器的组成是消声单元。
其基本的消声单元分为扩张式、共振式和阻性消声器等。
汽车排气消声器的开发设计就是基于对消声单元的研究和探索，运用科学的数值分析法研究消声单元在外界条件及不同参数结构影响下的噪声和气流波动是对汽车排气消声器性能研究的基础。
本文研究将在国家规定的行业标准下进行，利用专业的排气消声器测试平台对不同的消声器进行性能的测试，分析出对汽车排气消声器性能设计有重大参考意义的噪声频谱特性。
最后，运用汽车消声器的正向设计思路，以降低噪声的基本性能为主合理的选择消声单元，通过计算和结构构成的实验去验证和检测汽车消声器的设计。
1汽车排气噪声产生原理和消声器的机理研究发动机排气噪声的产生是由于发动机气缸内部高温废气的压力急剧变化，气压波巨大，从而导致排出过程中产生噪声，其噪声根据不同振幅、频率以及产生的结构位置不同分为：基频排气噪声、亥姆霍兹共振噪声、废气喷注噪声、排气道内壁面的紊流噪声、冲击噪声等多种噪声形式，其中基频排气噪声是最主要的噪声形式。
在汽车排气消声器上，为了应对不同噪声形式，从根本上降低噪声，消声器从消声原理上分为有源消声器和无源消声器两大类，由于有源消声器在排气系统的实际应用上比较繁琐，一般多采用无源消声器。
1.1汽车排气噪声产生原理汽车发动机的排气口在打开的瞬间，高速高温的废气从气缸中喷出，从而产生具有低频性、周期性的噪声。
这种噪声称为基频排气噪声，是发动机最主要的噪声源，它的噪声频率和排气次数相同。
其基频和谐波的运算公式为：fk=knz60τ式中，k表示谐波的次数；n表示发动机转速，单位为r/min；z为发动机气缸的数量；τ表示冲程系数，其中二冲程的τ值为1，四冲程的τ值为2。
1.2汽车排气消声器的机理研究汽车消声器是安装在汽车空气动力设备上的气流通道上降低噪声的设备。
汽车排气消声器性能预测及声学特性分析
科学与财富前言：现代社会发展中，汽车排气噪声成为影响人们正常生活的不良因素之一，究其根本，主要是受到汽车排气消声系统的影响，消声器作为汽车不可缺少的一部分，其性能好坏直接决定其噪声高低。
因此，加强对汽车排气消声器性能及声学特性的研究具有重要意义。
一、排气消声器性能评价方法消声器作为一种能够有效阻挡声音传播，且能够确保气流顺利排出的设备，是汽车不可缺少的一部分。
目前，汽车排气消声器主要包括三个类型：阻性、抗性及排空三种消声器，其中抗性消声器应用范围比较广，本文主要结合抗性消声器进行性能预测。
针对消声器性能评价指标主要包括消声、空气动力及机械性能评价。
传统排气消声器性能评价方法主要采取传递矩阵法，并将其作为基础，构建插入损失及压力损失模型，为排气消声器性能评价奠定坚实的基础，通过消声器性能测试，了解和掌握其消声实际情况，能够更好地指导设计人员进行优化设计[1]。
二、排气消声器性能评价模型构建由于传递矩阵法需要大量试验研究给予支持，缺少优化设计，在设计方面存在一定局限性，使得体积偏大，不仅严重浪费物力、人力，而且在很大程度延长了开发周期，且设计效果不尽人意。
基于此，本文主要结合VB 和MATLAB进行软件评价模型设计，并从两个方面入手：（一）插入损失方面针对消声器插入损失计算，要将各个消声元件传递矩阵及总矩阵结合到一起，且为了方便调试程序等工作，将插入损失计算涉及的数据信息，存放至数据库当中。
由此可见，插入计算子模块主要包括总传递矩阵子模块及计算消声器插入子模块两部分。
在具体性能评价过程中，针对特定的频带中心频率，计算各个元件元件传递矩阵流程为选择声学元件类型———选择对应数据库———计算传递矩阵三个环节。
通过这三个环节，能够有效节省人力、物力，以最少投入，最快得出相应结果，进而实现插入损失试验目标。
（二）压力损失方面一般情况下，压力损失主要包括气流与管壁之间的摩擦、消声系统结构发生变化两方面，针对排气消声系统压力损失计算，主要按照以下流程图，如图1。
基于有限元法的内燃机排烟消声器性能分析
２１ ０ １年 第 ４期
・ 究 与 应 用 ・ ２ 研 １
基于有限元法的内燃机排烟消声器性能分析
孙 伟 王 永 林 小 军
（ 州 工 业 高 等 专 科 学校 ７ ０ ５ ） 兰 ３ ００
摘
要
对 柴 油发 电机 组噪 声进 行 了频谱 分 析 ， 究 了柴 油发 电机 组噪 声频 谱 的 范 围以及 噪 声 产 研
ｆ＝２ ／０ Ｈｚ … … … … … … … … … … （ ） ｏ Ｋｎ ６ Ｔ（ ） １
机噪声 的大小 和功 率损 耗 一 。为 了获 得 较好 的消 声 效果 和满 足 功率 要 求 ， 般 消声 器 的设 计 多 运 用 一 的是经 验公 式 和类 比法 ， 就造 成 了 噪声 抑 制 的不 这
９ Ｂ（ 以 上 时 ， 作 谬 误 率 显 著 增 加 ， 聋 发 病 ０ｄ Ａ） 工 耳 率随 噪声 级 的增 加 而 上 升 ， ０ ｄ Ａ） ８ Ｂ（ 以下 ， 保 证 能 长期 工作 不 致 耳 聋 ； ５ ｄ Ａ） ０ ｄ Ａ） 间 工 ８ Ｂ（ 一８ Ｂ（ 之 作 ， １ ％的人 听力受 损 ； ０ｄ Ａ） ５ｄ Ａ） 有 ０ ９ Ｂ（ 一８ Ｂ（ 之 问工 作 ， ２ ％的 人 可 能 产 生 噪 声 性 耳 聋 ； ０ Ｂ 有 １ １０ｄ （ 以上 时 ， 聋 病 人 高 达 ４ ％ 。 因此 ， 除 或 降 Ａ） 耳 １ 消 低噪 声是 进行 环境 污染 治 理 的重要 研究 内容 。 消 声 器 是 降低 内 燃 机 电站 排 烟 噪 声 的 重 要 部 件 ， 安装 在柴 油机 噪声 最 大 的地 方 。如 果 消 声 器 它 设 计得 较 大 ， 气 排 出 比较 流 畅 ， 声 抑 制 得 较 小 ， 废 噪 达不 到 降低噪 声 的要求 ； 果消 声器 设计 得 较小 ， 如 对
阻抗复合式排气消声器声学性能研究
阻抗复合式排气消声器声学性能研究安装排气消声器是控制船舶排气噪声最为简单且有效的手段,而阻抗复合式消声器因其优良的消声性能在实际工程应用中最为常见。
本文针对阻抗复合式排气消声器的声学性能进行了探究。
研究了吸声材料硅酸铝和玻璃纤维的声学特性。
基于传递函数理论,利用四传声器法测量并结合MATLAB自编程序得到了特性阻抗比和复波数比,并对实验结果进行曲线拟合,给出了特性阻抗比和复波数比的经验公式。
利用双传声器法分别测量了二者的吸声系数并对实验结果进行了对比分析,发现硅酸铝在低频范围内的吸声性能明显优于玻璃纤维。
同时,以玻璃纤维为例探究了吸声材料厚度对吸声系数的影响,发现增加吸声材料的厚度可以有效改善吸声材料在低频处的吸声能力。
探究了不同的阻抗结构对消声器声学性能的影响。
基于有限元法利用COMSOL软件对消声器的传递损失进行了计算。
以简单膨胀腔消声器为例,对只有穿孔板、膨胀腔内全为刚性壁、吸声材料单独存在、吸声材料直接贴附在穿孔板上、吸声材料与穿孔板之间夹有玻璃丝布等不同情况下的传递损失进行了计算和对比分析。
结果发现,与简单膨胀腔内都是刚性壁相比,穿孔板有效地增加了传递损失;穿孔板与吸声材料贴附在一起时,穿孔板的作用则几乎可以忽略,该种情况下的传递损失与只有吸声材料时差异微小,说明吸声材料起到了主要作用;与吸声材料穿孔板的二者复合结构相比,中间夹有玻璃丝布的三者复合结构对应的传递损失更小,在频率较高时尤其明显,说明玻璃丝布起到了一定的隔声作用,不利于提升消声器的声学性能。
探究了进口插管和膨胀腔对消声器声学性能的影响。
在仿真计算的基础上,利用两负载法实际测量了相应的消声器试验件的传递损失。
发现膨胀腔长度不变时,增加进口插管长度可使传递损失曲线向低频方向移动,进口插管长度增加有利于控制低频噪声;插管长度不变时,改变膨胀腔的长度,传递损失曲线则几乎没有变化;说明调节进口插管的长度对于控制低频噪声更有效。
汽车排气系统的三维设计和有限元分析
中起着非常重要的作用 。 排气系统 的主要功能是排放 和降噪 ， 排气 系统
主要 由 ： 气 管 、 排 消声器 和尾 管组 成 。随着世 界各 国
对汽车尾气排放的要求 日 益提高 ， 各汽车生产商也 通过安装各种各样的装 置来 降低汽车排放 的尾气 中污染物的含量。如 ： 三氧催化器、 碳罐等 。而且对
响 。本 文 主要考 虑 由于 自身重 力 的作用 对排气 消声
器的寿命 的影响。 以往对排 气消声器 寿命影 响因素 的分析是基 于许多排气系统实体 的实验数据的基础上进行的 ，
现 在 随着 各 种三 维设 计 软 件 和分 析软 件 的发 展 ， 我
心脏 ， 通过燃烧燃料提供动力 ， 使车辆成为满足人们 需 求 的动 力 系统 。 动机 在 向车辆 提供 动力 的同 时 ， 发
一
排 气 系 统看 似 只是 简单 的管 道 ， 际设 计 中不 实 仅 要 考 虑 到 特 定 的底 盘 布 置 ， 同时 排 气 系 统 的长 度、 管径 大 小 、 消声 器 的 大小 等 ， 还要 考 虑 到排 气 气
体 的流动特性 ， 防止背压过大 ， 增加功率损失。因此
排 气 系统设 计是 车辆设 计 的重 要一 环 。
气管用铸铁制成 ，左端通过法兰与发动机排气 口连
接 ， 端 通 过 法 兰 与 消 声 器 连 接 ， 厚 约 ２５ ， 右 壁 ．ｍｍ质
量 大 约 １ ５ Ｇ。 ．Ｋ ９
消声 器是 车辆 内燃机 排气 系统 广泛 采用 的消声 装 置 。按 照消声 器 的消声 机 理 ，可 以分 为 阻性 消声 器 、 性消 声器 和 阻抗复 合式 消声 器三 类 。 抗 阻性 消声
以使得设计人员设计 出更好 的产品 ， 而且大大节约 了制造成本和缩短了生产周期 ， 对现代企业是一个 很好 的选 择 。
汽车排气消声器性能分析及改进
汽车排气消声器性能分析及改进汽车排气消声器是车辆部件中的重要一环，其主要职责是通过减少排气管中的噪声来降低车辆的总噪声水平。
然而，由于内燃机的工作原理，排气噪声是不可避免的，因此消声器的设计和性能显得尤为重要，它的质量可以大大影响整个车辆的噪声水平和驾驶员舒适度。
本文将从理论分析和改进角度探讨汽车排气消声器的性能。
一、消声器工作原理汽车排气消声器的主要工作原理是利用反射、吸声和消能等方法降低排气管中的噪声。
消声器中设有气室，气室内部有诸如屏障板、孔隙管等噪声吸收材料。
当排气气流通过消声器时，由于气室内的屏障板和孔隙管等声音吸收材料的存在，气流因此得到噪声的减弱。
由于屏障板、孔隙管等材料在垂直于它们表面的方向上有一定的声障作用，从而反射和混响噪声波，使其形成相消干涉，进而消声。
二、消声器的设计参数汽车排气消声器的设计需要考虑如下参数：气室长度、气室截面积、尾管直径、屏障板厚度、屏障板孔径和孔隙管密度等。
这些参数的取值将决定消声器的性能和噪声减弱效果。
如何设计这些参数以获得最优的消音效果是消声器研究的一个重要问题。
三、消声器的性能分析消声器性能可以通过模拟和实验等方法进行分析和评估。
模拟方法主要依靠计算机模拟软件，如ANSYS、b等。
模拟方法可以模拟气体流动和声波传播等物理现象，以获得消声器的声学特性。
实验方法主要采用声学试验仪器和工具，如声谱仪、信号发生器等。
实验方法可以直接测量噪声水平和消声器的消音效果。
四、消声器的改进为了获得更好的消音效果，消声器可以从以下几个方面进行改进。
1. 减少气室缩径设计：单一气室缩径方式的消声器传声系统具有较好的消音效果。
通过对管道进行缩径、扩管等设计，可以使排气通过局部压缩而达到消声的效果。
2. 采用阻性材料吸声：阻性材料吸声机理是靠材料的阻度和摩擦力将声能转化成热能而达到消声的效果。
喇叭形状的波纹管是一种有效的阻性材料吸声结构。
3. 采用共振器结构：共振器吸声机理主要是利用共振器在特定频率上共振的材料，将通过它的声波大量吸收。
汽车排气消声器性能分析及改进
汽车排气消声器性能分析及改进汽车排气消声器是一种常见的汽车零部件，它的作用是降低汽车排放时产生的噪音和振动，保障驾乘人员的安全和舒适。
汽车排气消声器的性能包括其消声效果、流阻和气动噪声等，其中消声效果是最为重要的性能指标之一。
本文将从汽车排气消声器的工作原理入手，分析其性能问题，并提出改进方案。
一、汽车排气消声器的工作原理汽车排气消声器通过吸收、散射和反射等机理来降低汽车排放时的噪音和振动。
具体地说，当排气气流通过消声器内部的反射板和吸声材料时，会发生多次反射、衰减和散射，最终将声波能量转化成热能和微小的机械振动。
这样一来，汽车排放时的噪音和振动就得到了有效的降低。
虽然汽车排气消声器具有一定的消声效果，但其性能也存在不少问题。
具体包括以下几个方面：1. 流阻大汽车排气消声器在消声的同时，也会对气流产生一定的阻力，从而影响发动机的性能。
特别是在高转速或大负载下，消声器的流阻会更加明显，对发动机动力输出产生一定的影响。
2. 耐久性低汽车排气消声器通常是由金属和吸声材料组成的复合结构，而吸声材料的耐久性较低，容易因高温、湿度等因素而损坏。
因此，汽车排气消声器的寿命较短，需要定期更换。
3. 效果不稳定由于消声器内部的材料、结构等因素的影响，其消声效果往往不是很稳定，尤其是在不同负载下的消声效果差异较大，这也给车主带来了一定的困扰。
目前，针对汽车排气消声器的改进方案主要有以下几种：1. 优化材料利用新型的纳米复合材料代替传统的吸声材料，可以大幅提高汽车排气消声器的消声效果，并延长其使用寿命。
新材料具有更高的吸声效率、更好的耐久性和耐高温性能。
2. 优化结构改进排气消声器的内部结构，如增加内部分隔板和消声腔等，可以有效减少其流阻，提高发动机的动力输出。
在此基础上，还可以通过更加细致的流场分析和动态模拟等手段，进一步优化消声器的结构设计。
3. 加装附加部件在排气消声器上加装附加部件，如前消声器、后消声器和噪声吸收器等，可以进一步提高消声效果。
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。
汽车消声器的声学性能分析与结构优化
48机械设计与制造Machinery Design&Manufacture第4期2021年4月汽车消声器的声学性能分析与结构优化顾倩霞，左言言，赵海卫，宋文兵(江苏大学振动噪声研究所，江苏镇江212013)摘要：针对某三缸发动机排气嗓声超出目标限值，将声学性能作为评价指标，利用b声学有限元樸块对排气消声器的声学性能进行仿真分析，对比传递损失试验结果对该声学软件的仿真精度作出评价:b软件在整个频段与试验值较为接近，能准确的反映消声器的声学性能。
根据原排气消声器的传递损失分析结果,提出亥姆霍兹共振腔结构及阻抗复合型结构等参数设计的前后端消声器优化方案。
最终对优化后的排气消声器进行尾管嗓声试验，确认排气噪声达标。
关键词:排气消声器;仿真分析;传递损失;尾管噪声中图分类号:TH16;TB535.2文献标识码:A文章编号：1001-3997(2021 )04-0048-05Acoustic Performance Analysis and Optimized Design of Vehicle MufflerGU Qian-xia, ZUO Yan-yan, ZHAO Hai-wei, SONG Wen-bing(Institute of Noise and Vibration of Jiangsu University,Jiangsu Zhenjiang212013, China)Abstract：Base on a three-cylinder engine exhaust noise exceeding target limit y according to the evaluation index of acoustic performance y the analysis of acoustic performance was conducted in acoustic FEM module o f software VirtuaL Comparing the transmission loss test results to evaluate the simulation accuracy of the acoustic software：the simulation results〇/*b software were close to the experimental value on entire frequency band and accurately reflection on the acoustic performanceof the muffler.The simulalion results are compared with the test results to confirm the simulation accuracy.According to the analysis results of the transmission loss of the original exhaust muffler^optimization solutions for front and rear mufflers designed with parameters such as Helmholtz resonator and impedance compound structure was proposed for the frequencyband with poor muffling effect.Finally，the tail pipe noise test was performed on the optimized exhaust muffler to confirm thatthe exhaust noise reached the standard.Key Words：Exhaust Muffler；Simulation Analysis；Transmission Loss；Tailpipe Noisel引言2原排气消声器测试数据分析据国外有关资料统计，交通噪声占整个环境噪声比例达到75%,是目前影响城市环境和人体健康的主要噪声来源。
汽车排气消声器的性能分析
汽车排气消声器的性能分析摘要：本文从流体性能、声学性能两个方面对汽车消声器总成的消声性能进行了分析，具有一定的理论价值和实用价值。
关键词：汽车；消声器；消声；分析1流体性能的分析1.1消声器模型的建立（a）前消声器三维几何模型（b）前消声器三维几何模型图1消声器三维几何模型图1是汽车消声器总成ⅰ的三维模型，前消声器和后消声器之间用弯管连接。
发动机燃烧废气经前消声器进入后消声器入口管，少部分气体由入口管小孔进入后消声器第一腔，然后从出口管流出；大部分气体则由后消声器入口管直接进入第二腔，然后经由第一腔隔板进入第一腔后再从出口管流出，后消声器第三腔是吸声材料，一般认为气体是不能通过的，只有声波可以通过。
1.2流体性能分析流体对声学性能的影响主要体现在以下几个方面：针对阻性消声材料，气流对消声器有声衰减作用；气流速度过高也会产生再生噪声，影响消声器的插入损失；同时，流体除了影响消声器声学性能外，在本身流动过程中也会有一定的压力损失，造成发动机功率下降，所以消声器的流场分析也是消声器研究性能之一。
消声器总成ⅰ的前消声器横截面积较小，结构单元简单，流体流场的温度梯度、压力梯度变化不大，为了提高计算效率，对前消不做流体分析，以后消作为流场研究的重点，研究其温度、流速变化和压力损失。
①后消有限元模型的建立在进行有限元计算之前，首先要进行模型网格的划分。
利用ug 建立消声器三维模型，导入hypermesh进行网格划分。
划分网格时，如果划分的过密则会大大影响求解速度；如果划分过稀，将影响求解精度。
因此，为了保证精度和计算速度，在穿孔管处进行网格细化，并且面网格用标准的三角形网格，以提高体网格的质量。
图2为消声器总成ⅰ后消体网格生成图，生成的网格数为90191。
图2后消声器网格图②后消声器流体分析边界条件的施加流场计算选用了gambit和fluent软件，该软件可以模拟包括流体流动、传热以及一些附加的物理化学反应。
汽车排气消声器性能分析及改进
汽车排气消声器性能分析及改进【摘要】本文主要对汽车排气消声器的性能进行分析并提出改进方法。
在首先介绍了背景，即汽车排气消声器在降低噪音污染方面的重要性；其次阐述了研究的意义，即提高汽车排气消声器的性能有利于减少环境污染；最后明确了研究目的，即通过分析现有排气消声器的问题并探讨改进方法来提高性能。
接着在正文部分分别对汽车排气消声器的工作原理、性能评价指标、现有问题和改进方法进行了详细分析讨论。
最后在结论部分对本研究进行了总结分析，展望了未来的研究方向并指出了研究成果的应用前景。
通过本文的研究，有望为汽车排气消声器的改进和性能提升提供参考和指导。
【关键词】汽车排气消声器, 性能分析, 改进, 工作原理, 评价指标, 问题分析, 方法探讨, 方案实施, 总结分析, 展望未来, 研究成果应用1. 引言1.1 背景介绍汽车排气消声器是汽车发动机排放废气时必备的装置，其主要作用是降低发动机产生的噪音并减少有害气体的排放。
随着汽车行业的发展和人们对环境保护和驾驶舒适性要求的提高，汽车排气消声器的性能和效果也受到越来越多的关注。
背景介绍部分将首先介绍汽车排气消声器的基本原理和结构，包括其在汽车排放系统中的位置和作用原理。
会对汽车排气消声器的发展历程进行简要回顾，包括其在汽车行业中的重要性和发展趋势。
也会提及现有排气消声器在实际应用中存在的问题和挑战，例如噪音控制不彻底、气体排放不达标等。
背景介绍部分的目的是为读者提供关于汽车排气消声器的基本信息和发展背景，引导读者对本文所探讨的汽车排气消声器性能分析及改进主题产生兴趣并了解研究的重要性和必要性。
1.2 研究意义汽车排气消声器作为汽车排放控制系统中的重要部分，对汽车的排气噪声和排放有着至关重要的影响。
研究汽车排气消声器的性能与改进，不仅可以减少车辆噪音对环境的污染，提升驾驶舒适性，还可以改善汽车的燃烧效率，降低尾气排放对空气质量的影响。
对汽车排气消声器的性能进行分析与改进具有重要的现实意义和社会意义。
汽车排气消声器性能分析及改进
汽车排气消声器性能分析及改进1. 引言1.1 研究背景汽车排气消声器是汽车排放控制系统中不可或缺的一部分。
它的作用是通过消除来自发动机排气的噪音，减少汽车排放对人体的危害，保护环境。
随着汽车产业的迅速发展和人们对车辆噪音的关注度增加，汽车排气消声器的性能分析和改进变得至关重要。
研究背景中的一个主要问题是现有的汽车排气消声器在降噪效果和排气性能上存在一定的矛盾。
传统的消声器结构设计通常以降低噪音为主要目标，而忽略了对汽车排放的影响。
随着汽车技术的不断进步和法规标准的提高，对汽车排气消声器的性能要求也在不断提高，传统设计已经不能满足市场需求。
对汽车排气消声器的性能进行深入分析和改进已成为当今汽车工程领域的研究热点。
通过研究汽车排气消声器的工作原理、性能分析和常见问题，探索改进方法和实验数据分析，可以为汽车制造商和研发人员提供更有效的设计方案，优化汽车排放控制系统，提高汽车的性能和环保效果，为人们提供更安静、更环保的行驶体验。
1.2 研究意义汽车排气消声器是汽车排气系统中的重要部件，其性能直接影响着汽车的运行效果和环境影响。
研究汽车排气消声器的性能分析及改进，具有重要的理论和实际意义。
汽车排气消声器对汽车的运行效果有着重要影响。
良好的消声器设计能够有效地降低汽车排放的噪音，提高车辆的舒适性和驾驶体验。
合理设计的消声器还能够减少排气阻力，提高汽车的性能和燃油经济性。
深入研究汽车排气消声器的性能，对于优化汽车排气系统、提升汽车整体性能具有重要的实用价值。
研究汽车排气消声器的性能分析及改进，对于减少汽车排放对环境造成的污染也具有重要意义。
通过改进汽车排气消声器，可以降低汽车排放的有害气体和颗粒物的排放量，减少对环境和人体健康的影响，为环保事业做出积极贡献。
1.3 研究方法研究方法是本文研究的关键环节，它直接影响着研究结论的可靠性和准确性。
本研究采用了实验研究和理论分析相结合的方法，首先通过实验对不同材质、结构和设计参数的排气消声器进行性能测试，获取各种工况下的实验数据，然后通过数值模拟和理论计算进行性能分析，探索排气消声器的工作原理和性能特点，同时结合实验数据进行验证。
汽车排气消声器性能分析及改进
汽车排气消声器性能分析及改进【摘要】汽车排气消声器是汽车排放系统中至关重要的组件，能够有效降低引擎排放产生的噪音。
本文针对汽车排气消声器的性能进行了深入分析，并针对现有问题提出了改进方向和方案设计。
首先介绍了汽车排气消声器的原理及结构，然后对其性能进行了详细分析，包括噪音减少效果、阻力大小等方面。
随后对现有问题进行了分析，如噪音无法完全隔绝、排气阻力增大等。
在改进方向探讨部分，提出了优化材料选择、改进内部结构等方面的建议。
最后设计了一套改进方案，其中包括采用新型隔音材料、优化内部管道设计等措施。
通过本文的研究，可以发现汽车排气消声器的性能改进是具有重要意义的，有望为改善汽车噪音污染问题提供有效途径。
【关键词】汽车排气消声器、性能分析、改进、原理、结构、现有问题、改进方向、改进方案、总结、展望、建议。
1. 引言1.1 研究背景在汽车行驶过程中，发动机不可避免地会产生废气排放，这些排放气体中的噪音会对周围环境和乘车体验产生不利影响。
为了解决这一问题，汽车配备了排气消声器来降低排气噪音。
随着汽车工业的发展和人们对行车舒适性要求的提高，对排气消声器的性能也提出了更高的要求。
汽车排气消声器作为汽车排气系统的重要组成部分，其设计和性能直接影响着车辆的环境友好性和乘车舒适性。
目前，随着汽车技术的不断进步和市场竞争的加剧，对排气系统性能的研究和改进迫在眉睫。
对汽车排气消声器性能的深入分析及改进研究具有重要的实际意义和理论价值。
本文旨在通过对汽车排气消声器的原理、结构、性能进行分析，探讨现有问题并提出改进方向及设计方案，进一步提升汽车排气消声器的性能和效果。
通过本研究，希望能为汽车工程技术的发展和汽车噪音控制提供一定的参考和借鉴，从而推动汽车工业向更加环保和智能化的方向发展。
1.2 研究意义汽车排气消声器是汽车发动机排放污染物和噪音的主要装置之一。
研究汽车排气消声器的性能对于改善车辆的排放和降低噪音具有重要意义。
反相对冲内燃机排气消声器消声单元消声机理的研究
从 而 减 小 气流 再 生 噪 声 的 原 理 来 降低 其 他 频 带 下的 噪 声 ． 建 立反 相 对 冲 消 声 单 元 的 物 理 并 模 型 ， 用 声 辐射 理论 ． 示 其 消 声 机 理 以 ＣＧ ５型单 缸 柴 油机 为样 机 试 制 新 型 原 理 消声 利 揭 ２
人 口两 个 出 口的 扩 张 式 消声 器 的 传 递 损 失并 作 了对 比
验证嘲２０ 。 ０ ９年 ． 志 刚 等 基 于 平 面 波 假 设 的基 础 ． 导 褚 推
了 ４传 声 器 位 置 、双 终 端 边 界 条 件 互 谱 法 传 声 损 失 测
量 基 本 原 理 并 对 算 法 进 行 了改 进 通 过 对 扩 张 式 消 声 器 的实 测 表 明 修 正 后 的结 果 更 准 确 ［ 同年 ． 利 民等 ７ １ 王 采 用 传 递 矩 阵 ， 于 ＭａＬ ｂ软 件 编 写 的 程 序 对 原 消 声 基 ｔａ 器 的插 入 损 失 进 行 了预 测 、 析 及 优 化 ． 过 实 际 试 验 分 通
加 穿 孑 管 或 穿 孔 板 等组 合 而 成 在 消声 性 能 的 理 论 研 Ｌ
究 上 大 多 建 立 在 一 维平 面 波 理 论 及 数 值 计 算 的 基 础 之 上 Ｐ ａ ａ ｒｓｄ和 Ｃ ｏｋ ｒ 出 了具 有 平 均 气 流及 温 度变 化 ｒｃ ｅ 给 的直 管 段 四极 子参 数 ． 测 了多 缸 柴 油 机 的声 学 性 能并 预
声量又降低 了排气阻力ｌ ０ １ ＦＤＤ ｎａ Ｊ ｌ ｅ ３ ｊ ０ 年 ．．ｅ ｉ ． ｉ １ 。２ ，Ａｂ．
传递矩阵法的排气消声器声学性能分析
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（ Ｃ ｏ ｌ ｌ ｅ ｇ ｅ ｏ ｆ Ｅ ｎ ｅ ｒ ｇ ｙ ａ ｎ ｄ Ｐ ｏ ｗｅ ｒ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ Ｎａ ｎ ｊ ｉ ｎ ｇ ， Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ａｅ ｒ ｏ ｎ ａ ｕ ｔ ｉ ｃ ｓ ａ ｎ ｄ Ａ ｓ ｔ ｒ ｏ ｎ ａ ｕ ｔ ｉ ｃ ｓ ，
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汽车消声器理论的分析计算与设计讲解
摘要噪声水平已成为衡量柴油机质量和性能的重要指标之一。
排气噪声在柴油机整机噪声中占重要比例，安装性能良好的排气消声器是控制排气噪声的有效途径，消声器的设计方法主要有声传递矩阵法和有限元法。
目前声传递矩阵法的使用范围仍限于一维平面波传播，无法考虑高次模式波效应。
由于实际的排气消声器一般具有复杂的结构，其内部的声波本质上是三维的，这时应采用精确的二维（或三维）理论来进行分析，本文利用有限元分析软件ANSYS的声学分析模块对扩张式抗性消声器进行声学分析，并且取得了以下研究成果。
本文讨论了运用ANSYS分析软件对抗性消声器性能进行二维有限元计算的方法，建立了消声器内部声学有限元方程的数学模型，推导了消声器插入损失和传递损失的计算公式。
在此基础上使用精度较高的声学单元FLUID29和FLUID129作为建模单元，在静态条件下建立了两种类型消声器的有限元模型，分别为简单消声器和复杂并联内插管双室扩张式消声器，由于简单消声器的有限元分析已比较完善，本文重点研究复杂并联内插管双室扩张式消声器的ANSYS 分析，得出消声器内部声压级分布图，然后利用声传递矩阵的理论对两种类型的消声器进行了直接模拟和间接模拟，计算出了消声器的四端网络参数、插入损失和传递损失。
计算结果和试验结果进行比较，取得比较一致的良好结果。
从而表明ANSYS有限元分析软件计算消声器声学性能方便可行。
本文的研究内容，总结了消声器理论、有限元理论与计算、ANSYS软件应用等。
并且对许多关键性问题，如有限元单元网格的划分、有限元模型的建立、软件后处理的数据分析技巧与注意事项等进行了探讨。
因此本文为以后消声器的性能预测、计算提供了重要的理论参考和工程实例。
关键词：消声器，排气噪声，ANSYS有限元，四端网络Simulation and Analysis of Reactive Muffler Based onANSYS SoftwareSpeciality: Mechanical Manufacture and AutomationName: Yang JiangkunSupervisor: Associate Prof. Zhu CongyunAbstractThe noise level of diesel engine has become one of the important indicators on evaluation of its quality and performances. Exhaust noise is a large proportion in the overall noise of diesel engine, and the effective method of its control is the application of muffler with good performances. The important method in the design of mufflers is Four-pole network and FEM. Now the transfer matrix method is still limited in the one-dimensional plane wave, and can not consider high-wave effect. Owing to the actual muffler with complex structure, its internal sound waves are three-dimensional, now accurate two-dimensional (or three) should be used to analysis. In this paper, using ANSYS analysis software module, expansion-resistant muffler is analysis and gets the following results.In this paper, the performance of reactive muffler is calculated by the 2D FEM (Finite Element method) with the ANSYS. The mathematical model of inner acoustic equation is established and the calculation formulas of TL (transmission loss) and IL (insertion loss) of muffler are deduced. On this basis, the FE model of two kinds of mufflers are built under static condition, with highly-precise acoustic element FLUID29 and FLUID129.I design two mufflers, respectively simple and matrix. Owing to the simple muffler’s analysis has been fairly completed, I analysis especially the complex muffler and get the internal level figure. Using acoustic transmission matrix, the muffler is simulated directly and indirectly and the parameter of four-terminal network, TL and IL are calculated. In the end, comparing simulation results with experiment results, it shows that calculated values coincide measured values. The simulation method is proved to be correct. The analysis software of ANSYS is expedient.In the paper, muffler theory, FEM theory, ANSYS application are included. Some important factors such as FE mesh demarcation, establishment of FEM model and so on are discussed. So theory and project example of the performance prediction of muffler are provided.Key Word: Muffler, Exhaust noise, ANSYS FE, Four-pole network目录1. 绪论 (4)1.1引言 (4)1.1.1噪声的危害 (4)1.1.2对噪声的控制 (5)1.2 课题研究国内外现状 (6)1.3 课题的工作和目标 (9)2．排气消声器有限元法的数学模型 (10)2.1 抗性消声器的四端参数及消声器的性能评价 (10)2.1.1 消声器的四端参数 (10)2.1.2 消声器的评价指标 (12)2.2 有限元法数学模型的建立 (15)2.2.1 数学模型的建立 (16)2.2.2 消声器变分问题的推导 (17)2.3 本章小结 (19)3. 消声器的ANSYS有限元计算结果及分析 (21)3.1 有限元计算模型的建立 (21)3.1.1 单元和插值函数的选取 (21)3.1.2 有限元模型的建立 (22)3.2 简单扩张式消声器的计算 (25)3.2.1 简单扩张式消声器消声量的计算与分析 (25)3.2.2 简单扩张式消声器插入损失的直接模拟 (29)3.2.3 简单扩张式消声器内部声场分析 (30)3.3 复杂结构消声器的分析 (31)3.4 本章小结 (33)4. 消声器的设计 (34)5. 总结和展望 (36)5.1 课题研究结论 (36)5.2 课题展望 (36)参考文献 (37)致谢 (39)1．绪论1.1引言噪声是工业社会带来的副产品，它是一种物理污染，具有即时性，生源发声就形成污染，生源停止发声，污染随之消失，噪声能量在空中消散，因此，噪声没有污染物，不会积累，也无法再利用。
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１５ ０
文章编号 ：０ ６１５ （ ００ ０ —１５０ １０ —３ ５ ２ １ ）５００ －３
排 气 消 声 器 声 学 性 能 有 限 元 分 析 研 究
蔡 克 强 ，毕传 兴
（ 肥工 业 大学 噪 声振 动 工程 研 究所 ， 合 合肥
摘
２ ００ ） ３０９
会 产生 较 大的误 差 。 有 限元 法 是 根 据 微分 原 理 ， 可
（ ）媒 质 中传播 的 是小 振 幅 声波 ， 合 线性 传 ２ 符
递关系；
（ ）声传 播 是绝 热过 程 ； ３
（ ） 媒 质 的静 态 压强 和静 态密度 都是 常数 ； ４
（ ） 消声 器 为刚性 管 壁 组成 ， ５ 声波 不 会 透过 管
根据 声学 激励 求解 声压 响应 的公 式为 ［ ＋ｉ ｗＣ一 Ｍ］ ＝Ｆ Ｐ Ａ （） １
声 学分 析 ， 析 了插 入 管 长 度 ， 张 比 ， 孔 板 ， 分 扩 隔 扩
张腔长度 等 因素对 消声 器 传 递 损 失 产生 的影 响 ， 为 消声 器 的设计 提供 了理 论依 据 。
中图分类号：Ｔ ４３ Ｋ１
文献标识码 ： Ａ
Ｄ Ｉ Ｏ 编码 ：０ ３ ６ ／．ｓｎ １０ １ ． ９ ９ ｊｉ ．０ ６—１５ ．０ ０ ０ ．２ ｓ ３５ ２ １．５０５
Ｆｉ ｉｅ Ｅｌ ｍ ｅ ｔ Ａｎ ｌ ｓｓ ｏ ｈａ ｔＭ ｕ ｅ ’ ｏ ｓ ｉ ｒ ｏ ｍ ａ ｅ ｎｔ ｅ ｎ ａ ｙ ｉ ｆ Ｅｘ ｕｓ ｌ ｆ ｒ Ｓ Ａｃ ｕ ｔｃ Ｐｅ ｆ ｒ ｎｃ
要 ：消声 器结 构很难利用纯粹的理论方法算 出正确 的结果 。利用声学软件 Ｓ Ｓ ＯＳ Ｙ Ｎ ＩＥ计算 消声器的传递
损失 ， 并研究了扩张 比、 插人管深度 等因素对消声效果影响 ， 为消声器 的设计 、 优化提供 了理论依据 。 关键词 ：声学 ； 消声器 ；Ｙ Ｎ ＩＥ软件 ； 限元分析 ； Ｓ Ｓ ＯＳ 有 传递 损失
发动 机 排 气 噪声 是 汽 车 噪 声 中最 大 的 噪 声 来
源， 主要通 过 安 装 消 声 器 来 消 除 ， 因此 消声 器 的设 计 与改进 成为 降低 汽车 噪声 的有 效途 径 。
１ 声 场 理 论 模 型
１ １ 分析计 算 过程 中的假 设 条件 ］ ．
传递 矩 阵法 ¨ 和 有 限元 法 是 两种 常见 的设 ’
Ａｂ ｔａ ｔ ｓｒ ｃ ：Ｍｕ ｆ ｒ ｒ ｓ ａ ｌ ｃ ｍｐ ｉ ａｅ ｎ ｓｒ ｃ ｕ ｅ ． Ｉ ｉ ｄ ｆ ｃ ｌ ｔ ｎ ｌ ｚ ｎ ｒ ｄｃ ｈ ｉ ｆ ｅ ｓ ａ ｅ ｕ ｕ ｌ ｏ ｌ ｔ ｄ ｉ ｔ ｔ ｒ ｓ ｔ ｓ ｉ ｕ ｔ ｏ ａ ａｙ ｅ ａ ｄ ｐ ｅ ｉｔ ｅ ｒ ｌ ｙ ｃ ｕ ｉ ｔ
收稿 日期 ：２ ０ ０ ９～１ １—０ ；修 改 日期 ：２ ０ ６ ０ ９—１ —２ １ ６
ｚ ｔｏ ｆｍｕ ｌｒ ． ａ ｉｎ ｏ ｆ ｅ ｓ
Байду номын сангаас
Ｋｅ ｒ ｓ： ａ ｏ ｓｉｓ； ｆ ｅ ； ＹＳ ｙ ｗｏ ｄ ｃ ｕ ｔｃ ｍｕ ｆ ｒ Ｓ ＮＯＩ Ｅ ｏ ｔ ｒ ｆｎｉ ｌ ｍｅ ｔａ ａｙ ｉ ；ｒ ｎ ｍｉｓｏ ｏ ｓ ｌ Ｓ ｓｆ ｗａ ｅ；ｉ ｔ ｅｅ ｎ ｎ ｌｓｓ ｔａ ｓ ｓ ｉｎ ｌ ｓ ｅ
以用来 研究 任意形 状 的 消声 器 ， 是分 析 复 杂 消 声 器 声 学性 能 的有 效 方 法 。本 文 利 用 Ｈ Ｐ Ｒ Ｓ 软 Ｙ Ｅ ＭＥ Ｈ 件和 Ｓ Ｓ Ｏ Ｓ Ｙ Ｎ ＩＥ软 件 。 消声 器进 行有 限元 建 模 和 对
壁 向外辐 射 。
１ ２ 有 限元计 算 过程 中的 数学公 式描 述 ．
（ ）消 声器 中的媒质 为理 想流 体 ； １
计 消声器 的 方 法 。传 递 矩 阵 法使 用 范 围仅 限 于 平 面波传 播 ， 主要 适用 于 简单 结 构 消 声器 的声 学 性 能
分析 。大 部分 消声 器 外 部形 状 都 不 规 则 、 内部 结 构 也 比较 复 杂 ， 如果 仍 然 用 平 面 波 理 论分 析 研 究 必 然
Ｃ — ｉ ｎ ， ＢＩ Ｃｈ ａｎ ｘ ｎ ＡＩＫｅｑ ａ ｇ ｕ —ｉｇ
（ｎｔｕ ｆ ｏ ｎ ｎ ｉｒｔ ｎＲ ｓａｃ ， ｅｅ Ｕ ｉ ｒ ｔ ｏ ｅｈ ｏｏｙ ｅ ｉ ３ ０ ９ Ｃ ｉａ Ｉｓ ｔｔ ｏ ｕ ｄａ ｄＶｂａ ｏ ｅｅｒｈ Ｈ ｆ ｎｖ ｓ ｙ ｆ ｃ ｎ ｌ ，Ｈ ｆ ０ ０ ， ｈｎ ） ｉ ｅ Ｓ ｉ ｉ ｅ ｉ Ｔ ｇ ｅ２
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