声学仿真ppt课件
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声学仿真
ABSTRACT
带有多个腔,多孔挡板和管道穿孔部分组成的复杂的汽车消声器已经利 用线性和非线性在道声学方面进行了仿真。目标就是去预测消声器的声学性能 和由于消声器结构的变化而带来的影响。线性求解器是一个频域编码利用传递 矩阵方法去预测消声器的声学性能。非线性的求解器是一个时域编码，利用有 限体积方法去预测消声器的声学性能与压降。最近一个关于穿孔的声学线性模 型已经被运用。这包括不同配置的消声器在有无流体的情况下。带有流体的穿 孔模型需要正确的流量分布,对于每个穿孔部分来说包括通过流域擦过流 （grazing flow）。擦过流是由不同配置的消声器非线性仿真决定的。相同的 编码可以去确定压降和带有发动机的消声器的效果。对于有无流体的不同消声
1.1NON LINEAR SIMULATION
非线性的仿真是一个时域的仿真用来预测发动机性能和气体的动力性。 用体积和发动机热力计算的初始条件决定着阀管内一维非稳态流。
3.THEORY
穿孔的声阻抗是消声器模型当中最重要的参数。阻抗是一个复杂的不同 几何摩擦参数，包括壁厚穿孔直径等。通过穿孔和擦过孔的流体的马赫 数是个很重要的因素。
3.1IMPEDANCE MODEL
归一化电阻
归一化电感
这个关于穿孔的新声学模型是由 Elnady & bom提出。这个模型是一个在分割 方法和模拟穿孔元素（基于两个端口网络的一个集总内联元素）的发展。这个提出 的穿孔的归一化阻抗模型包括实部（电阻）和虚部（电感）。
空口交互效果的校正因子
归一化阻抗的新描述
4.实验
为了验证结果，对不同配置的消声器进行了实验。
5mm直径 9mm间隔 24%穿孔率
为了去验证不同配置的真实的传递矩阵,传递矩阵在整个频域中进行了计算 运用了两麦克风多载的方法在消声器的每个边。
对于每一个频率和线路配置，过程包括第一个计算（Pi、Vi）从（P0、V0） （P1、P2）（P3、P4）
器的配置已经被实验数据证实。不同配置的消声器压降也被实验数据证实。
1.INTRODUCTION
一维软件被用在发动机的仿真。他们可以提供给进气与 排气系统非稳态的气流。声学模拟线性平面波传播代码也使用。本次的 工作目的也是对复杂消声器的延续。工作包括对基于气流影响的消声器 的性能分析，同样也是联合线性个非线性在发动机进排气系统的仿真利 用AV-BOOST。 NON LINEAR SIMULATION 非线性仿真是一个时域的解决方案对预测发动机性能与气体的动力性。 LINEAR SIMULATION 线性仿真是一个频域的分析去确定系统的声学特性。
6.FLOW DISTRIBUTION
对于不同配置的流量分布用非线性求解器去计算。通过创建出简单的非 线性模型，然后提取出穿孔部分的质量流。非线性的消声器模型由用直 管代替穿孔管和穿孔板集成。对于比较两个配置的流量分布用数值方法 解决通过联立基于消声器等效电路的方程组。在这些电路回路中，压降， 体积流，流阻相似与电压降，电流和电阻。假设这不可压缩流体和基尔 霍夫第一第二定律的方程组的建立，体积流或者电流就会被解决。
L直管长度 特性阻抗Zc PaVa和进出口的声压和声速。
考虑到消声器的进口边，P1V1和P2V2可以用一下函数表示：
X1代表着麦克风1与消声器 进口段的距离
在这个计算中，压力和声速可以被计算。奇异值矩阵分解过程
S是对角矩阵的奇异值 和[PV]有相同的维数 U、V是单式矩阵。
最终实际传递矩阵由以下表示：
结果显示在150Hz下计算值与实验值相符较好，峰值和槽值有滑移。 两个配置的消声器表现相同。
基于上述讨论的理论，对消声器进行建模。根据收敛实验，穿孔部分建模为3个部分 由刚性壁管分割，如下图：
隔板建模为单一的穿孔元素，在进气管没有穿孔的配置中，建模进行相同的设置 只在进口处移除相应的建模。布局如下
两种配置的消声器的非线性模型 如图： 测量点在图中用X表示。
在表1和表2 中显示出两种配置的 非线性模型的质量流的计算与数值 计算。
7.RESULTS
作为最初的声阻抗模型的验证，在图12中显示了，对于在消声器中穿孔 管的归一化电阻和归一化电感的计算结果。
5.CONVERGENCE TEST
对于一个用在带有穿孔部分的消声器的收敛分析，Elnady and bom对不带有流 场的穿孔发生器进行了仿真。两个配置中的最长的穿孔管的尺寸是相似的。由安 装在消声器内部的穿孔管共振器被分割为2,3,4部分，比较结果如下。 可以看出，3个部分的建模 对穿孔反应器来在平面波频率 范围来说是足够的。 对于一个复杂的收敛分析。对 比参考的准确的结果，仿真结 果显示:当增加分割的数量用于 验证模型的收敛，精确度将会 提高。 较短的共振腔的传递损失仿真 由8显示。
3.2FLOW DISTRIBUTION
在消声器中的流量分布最有流情况下的模型是需要的，包括通过流和擦 过流。可以用一个简单的点循环类比或者一个更复杂的气体交换仿真。 对流量分布的准确的评估很重要，因为这个穿孔电阻的实部被流动条件 控制。
3.3SEGMENTATION（分割）
为了去模拟作为集中内联元素的穿孔管部分，它需要比声波足够的短。 一个收敛实验显示，将穿孔管的穿孔部分分成三个部分是足够的。由线 性声学模型限制的平面波在这个情况下是500-600Hz。在消声器内部的 穿孔板电阻的计算也用同样的方程。对于穿孔板来说一个简单的穿孔元 素就足够了。
为了去得到传递损失，反转传递矩阵T得到T‘
压力损失根据质量流率对8个配置的实验基于相同的步骤。 进口处没有穿孔的消声器显示出更高的压力损失
4.CALCULATION
被测对象是一个模块化的消声器，尺寸的设置是基于真实的产品。整个 长度为800mm包括进出口管，进口直径45mm，出口直径57mm，有三 个穿孔部分，进口处的穿孔有154个孔长为90mm，孔的直径为5mm， 穿孔率为23.7%。 消声器的模拟使用经典的ladder方法评价模型的质量。穿孔部分被分为 三个部分。传递矩阵结果如下：
ABSTRACT
带有多个腔,多孔挡板和管道穿孔部分组成的复杂的汽车消声器已经利 用线性和非线性在道声学方面进行了仿真。目标就是去预测消声器的声学性能 和由于消声器结构的变化而带来的影响。线性求解器是一个频域编码利用传递 矩阵方法去预测消声器的声学性能。非线性的求解器是一个时域编码，利用有 限体积方法去预测消声器的声学性能与压降。最近一个关于穿孔的声学线性模 型已经被运用。这包括不同配置的消声器在有无流体的情况下。带有流体的穿 孔模型需要正确的流量分布,对于每个穿孔部分来说包括通过流域擦过流 （grazing flow）。擦过流是由不同配置的消声器非线性仿真决定的。相同的 编码可以去确定压降和带有发动机的消声器的效果。对于有无流体的不同消声
1.1NON LINEAR SIMULATION
非线性的仿真是一个时域的仿真用来预测发动机性能和气体的动力性。 用体积和发动机热力计算的初始条件决定着阀管内一维非稳态流。
3.THEORY
穿孔的声阻抗是消声器模型当中最重要的参数。阻抗是一个复杂的不同 几何摩擦参数，包括壁厚穿孔直径等。通过穿孔和擦过孔的流体的马赫 数是个很重要的因素。
3.1IMPEDANCE MODEL
归一化电阻
归一化电感
这个关于穿孔的新声学模型是由 Elnady & bom提出。这个模型是一个在分割 方法和模拟穿孔元素（基于两个端口网络的一个集总内联元素）的发展。这个提出 的穿孔的归一化阻抗模型包括实部（电阻）和虚部（电感）。
空口交互效果的校正因子
归一化阻抗的新描述
4.实验
为了验证结果，对不同配置的消声器进行了实验。
5mm直径 9mm间隔 24%穿孔率
为了去验证不同配置的真实的传递矩阵,传递矩阵在整个频域中进行了计算 运用了两麦克风多载的方法在消声器的每个边。
对于每一个频率和线路配置，过程包括第一个计算（Pi、Vi）从（P0、V0） （P1、P2）（P3、P4）
器的配置已经被实验数据证实。不同配置的消声器压降也被实验数据证实。
1.INTRODUCTION
一维软件被用在发动机的仿真。他们可以提供给进气与 排气系统非稳态的气流。声学模拟线性平面波传播代码也使用。本次的 工作目的也是对复杂消声器的延续。工作包括对基于气流影响的消声器 的性能分析，同样也是联合线性个非线性在发动机进排气系统的仿真利 用AV-BOOST。 NON LINEAR SIMULATION 非线性仿真是一个时域的解决方案对预测发动机性能与气体的动力性。 LINEAR SIMULATION 线性仿真是一个频域的分析去确定系统的声学特性。
6.FLOW DISTRIBUTION
对于不同配置的流量分布用非线性求解器去计算。通过创建出简单的非 线性模型，然后提取出穿孔部分的质量流。非线性的消声器模型由用直 管代替穿孔管和穿孔板集成。对于比较两个配置的流量分布用数值方法 解决通过联立基于消声器等效电路的方程组。在这些电路回路中，压降， 体积流，流阻相似与电压降，电流和电阻。假设这不可压缩流体和基尔 霍夫第一第二定律的方程组的建立，体积流或者电流就会被解决。
L直管长度 特性阻抗Zc PaVa和进出口的声压和声速。
考虑到消声器的进口边，P1V1和P2V2可以用一下函数表示：
X1代表着麦克风1与消声器 进口段的距离
在这个计算中，压力和声速可以被计算。奇异值矩阵分解过程
S是对角矩阵的奇异值 和[PV]有相同的维数 U、V是单式矩阵。
最终实际传递矩阵由以下表示：
结果显示在150Hz下计算值与实验值相符较好，峰值和槽值有滑移。 两个配置的消声器表现相同。
基于上述讨论的理论，对消声器进行建模。根据收敛实验，穿孔部分建模为3个部分 由刚性壁管分割，如下图：
隔板建模为单一的穿孔元素，在进气管没有穿孔的配置中，建模进行相同的设置 只在进口处移除相应的建模。布局如下
两种配置的消声器的非线性模型 如图： 测量点在图中用X表示。
在表1和表2 中显示出两种配置的 非线性模型的质量流的计算与数值 计算。
7.RESULTS
作为最初的声阻抗模型的验证，在图12中显示了，对于在消声器中穿孔 管的归一化电阻和归一化电感的计算结果。
5.CONVERGENCE TEST
对于一个用在带有穿孔部分的消声器的收敛分析，Elnady and bom对不带有流 场的穿孔发生器进行了仿真。两个配置中的最长的穿孔管的尺寸是相似的。由安 装在消声器内部的穿孔管共振器被分割为2,3,4部分，比较结果如下。 可以看出，3个部分的建模 对穿孔反应器来在平面波频率 范围来说是足够的。 对于一个复杂的收敛分析。对 比参考的准确的结果，仿真结 果显示:当增加分割的数量用于 验证模型的收敛，精确度将会 提高。 较短的共振腔的传递损失仿真 由8显示。
3.2FLOW DISTRIBUTION
在消声器中的流量分布最有流情况下的模型是需要的，包括通过流和擦 过流。可以用一个简单的点循环类比或者一个更复杂的气体交换仿真。 对流量分布的准确的评估很重要，因为这个穿孔电阻的实部被流动条件 控制。
3.3SEGMENTATION（分割）
为了去模拟作为集中内联元素的穿孔管部分，它需要比声波足够的短。 一个收敛实验显示，将穿孔管的穿孔部分分成三个部分是足够的。由线 性声学模型限制的平面波在这个情况下是500-600Hz。在消声器内部的 穿孔板电阻的计算也用同样的方程。对于穿孔板来说一个简单的穿孔元 素就足够了。
为了去得到传递损失，反转传递矩阵T得到T‘
压力损失根据质量流率对8个配置的实验基于相同的步骤。 进口处没有穿孔的消声器显示出更高的压力损失
4.CALCULATION
被测对象是一个模块化的消声器，尺寸的设置是基于真实的产品。整个 长度为800mm包括进出口管，进口直径45mm，出口直径57mm，有三 个穿孔部分，进口处的穿孔有154个孔长为90mm，孔的直径为5mm， 穿孔率为23.7%。 消声器的模拟使用经典的ladder方法评价模型的质量。穿孔部分被分为 三个部分。传递矩阵结果如下：