sysnoise的发动机排气系统设计与声学性能分析(附件)【字数：10233】
摘 要伴随着汽车产业高速进步和公路运输行业的迅速发展，汽车噪声问题也伴随而来，其中汽车噪声的最重要的来源就是排气管部分。在内燃机的构造已经确定好的条件下，降低汽车排气噪声最直接有成效和实用的方法是运用排气管的消音系统。同时为了响应国家节能降低污染的号召，汽车噪音也是一大需要攻克的问题。所以，设计一款具有良好消音效果同时也可以不影响汽车动力的消音器迫在眉睫。本文对给定的发动机，通过计算设计出一款符合要求的消音器。首先对消音器进行流体力学性能测试，对流动速度、压力、温度进行测定，判断它们对消音器性能有否有影响，同时考虑压力的损失。然后在仿真得到的温度梯度的基础上，对消音器的声学性能进行分析，得出传递的损失。最后结合声学系统和流体性能，得出效果较好的消音器。该消音器应该结构简单，声学和流体性能良好，功率损失较低，不占空间。
目 录
第一章 绪论 1
1.1 课题的发出及探究价值 1
1.2 国内外科研状况 1
1.2.1 消音管声学模拟方法 1
1.2.2 消音管流场特性研究 2
1.3 该文的探究目标以及方法 2
第二章 排气系统消音部分的知识基础和判别指标 3
2.1 声学理论基础 3
2.2 流体性能的理论基础 4
2.3 评价消音器性能的指标 5
2.3.1 声学特性的评价方式 5
2.3.2 对于空气动力性的评价 5
2.4 本章小结 6
第三章 排气系统消音器的结构设计 7
3.1 发动机的选定 7
3.2 消音系统款式的选择 7
3.3 消音器内部容积的计算 8
3.4 进气管直径和排气消音器流通面积的决定 8
3.5 腔体数和截面形状裁定 9
3.6 外部尺寸的决定 9
3.7 连接的方法以及尾管的设计 10
3.8 本章小结 10
第四章 排气系统中消音器的性能分析 12
4.1 建立三维模型和网格图 12
4.2 制作流体性能模型 16
4.3建立声学特性的模型 16 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
4.4 流体特征性能研究 16
4.4.1 选择紊流模型 16
4.4.2 核定好边界的条件 16
4.4.3 分析结果 16
4.4.4 排气系统消音器动力性评测 18
4.5声音学特性研究 18
4.5.1关于消音器有限元的计算 18
4.5.2温度对消音性能所产生的影响 21
4.5.3流速对消音性能影响 21
4.6排气系统消音器结构的优化 21
4.7本章小结 23
结束语 24
致谢 25
参考文献 26
第一章 绪论
1.1课题的发出及探究价值
一直到二零一八年，各类汽车在中国的总所有量达到了3.1亿，汽车给人带来了方便的同时也带来了一些问题，尤其是噪音。虽然国家最近也发布了法令来整改，但也是需要时间的。同时汽车市场激烈非凡，噪音低也变成了评价一个车水平的一个重要指标，故对于消音器的研究刻不容缓。
排气管的噪音属于汽车噪音的一个重要的部分[1]，所以想一定程度上减少汽车的噪音就应该着手于发动机排气管这块。因此研究一款消音量大，体积小，功率损失小的消音器是当务之急。
1.2国内外科研状况
排气管的消音系统大致有两个能力，其一是降低汽车使用发出的声音，其二是过滤有害的物质。所以，我们设计者首要顾虑的是流场特性和声音学特性。
1.2.1声音学模拟方法
(1)传递矩阵法，该种探究方式很早就出现了，有着比较高的理论基础。从斯图尔特1922年从滤波器制定了声学滤波理论之后，各国科学家就算不断地更新技术，依旧有一定的问题存在。随着时代的发展，帕瑞斯博士通过对直管音波传递研究，得出了运算方式[2]。
(2)有限元法。有关于有限元法的历史悠久，从容易理解的角度上来说既是代数方程组，得出答案既是解决问题的结果。无论是速度还是简便性来看都是极佳的。在本课题领域中，杨和库克是首个使用有限元法的，十分有效推动了有限元的发展[3]。此外如果想对内部波动进行解析的话，也可以使用有限元法。早在2001年，蓝军等人用有限元分析来探究剖析单腔、扩张式消音器的传播声音 [4]。
(3)边界元法，这种方法看重的是对象的边界，把边界以划分的方法，在边界上发生离散化，通过运算得到结果。但其实边界元法的自由度要和有限元法相比是差一点的，但边界元法运算的准确度比较高，正常情况下不会被干涉到，与模态和密度没有联系。在1994年，Selamet等人就用边界元方法在共振式与扩张式消音器进行了相应的计算[5]。我国的刘晓玲也获得了比较喜人的科研结果 [6]。
(4)特征线法，首个在发动机内气体流体实验中运用特征线法的人就是Benson[7]。当然中国在特征线法上也有很多成果，比如姚小刚在1990年就给出了消音器的真实边界的条件[8]，其中运用最多的就是特征线法[9]。
(5) 有源噪声消除方法，首次有这个设想是在1934年，如今国际学者进来想找到能够主动的来控制噪声的方法，让我们拭目以待[10]。在国内吉林大学、南京大学都在积极寻找进步方法[11]。
1.2.2 消音管流场特性研究
对于FLUENT软件的使用，我国的技术是领先的，胡晓东等人是第一批分析挖掘机消音器的，他们探究了消音器中压力损失的原因比如穿孔率、消音器内部长度等。然后在2008 年，董洪亮等人运用该软件对消音器里面的温度，声场以及流场做了研究，得出结果后也使用了非常有效的方法，大大提高消音器的使用效果[12]。紧接着袁翔[13]在2009年分析了直通与横流穿孔消音器的内部流场 [14]。
总结：通过以上的讲解，本文为了可以对消音器达到成熟的优化，就需要用到有限元分析，fluent和sysnoise相结合，得出理想化的产物。
1.3 本文的研究目的和主要内容
目 录
第一章 绪论 1
1.1 课题的发出及探究价值 1
1.2 国内外科研状况 1
1.2.1 消音管声学模拟方法 1
1.2.2 消音管流场特性研究 2
1.3 该文的探究目标以及方法 2
第二章 排气系统消音部分的知识基础和判别指标 3
2.1 声学理论基础 3
2.2 流体性能的理论基础 4
2.3 评价消音器性能的指标 5
2.3.1 声学特性的评价方式 5
2.3.2 对于空气动力性的评价 5
2.4 本章小结 6
第三章 排气系统消音器的结构设计 7
3.1 发动机的选定 7
3.2 消音系统款式的选择 7
3.3 消音器内部容积的计算 8
3.4 进气管直径和排气消音器流通面积的决定 8
3.5 腔体数和截面形状裁定 9
3.6 外部尺寸的决定 9
3.7 连接的方法以及尾管的设计 10
3.8 本章小结 10
第四章 排气系统中消音器的性能分析 12
4.1 建立三维模型和网格图 12
4.2 制作流体性能模型 16
4.3建立声学特性的模型 16 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
4.4 流体特征性能研究 16
4.4.1 选择紊流模型 16
4.4.2 核定好边界的条件 16
4.4.3 分析结果 16
4.4.4 排气系统消音器动力性评测 18
4.5声音学特性研究 18
4.5.1关于消音器有限元的计算 18
4.5.2温度对消音性能所产生的影响 21
4.5.3流速对消音性能影响 21
4.6排气系统消音器结构的优化 21
4.7本章小结 23
结束语 24
致谢 25
参考文献 26
第一章 绪论
1.1课题的发出及探究价值
一直到二零一八年，各类汽车在中国的总所有量达到了3.1亿，汽车给人带来了方便的同时也带来了一些问题，尤其是噪音。虽然国家最近也发布了法令来整改，但也是需要时间的。同时汽车市场激烈非凡，噪音低也变成了评价一个车水平的一个重要指标，故对于消音器的研究刻不容缓。
排气管的噪音属于汽车噪音的一个重要的部分[1]，所以想一定程度上减少汽车的噪音就应该着手于发动机排气管这块。因此研究一款消音量大，体积小，功率损失小的消音器是当务之急。
1.2国内外科研状况
排气管的消音系统大致有两个能力，其一是降低汽车使用发出的声音，其二是过滤有害的物质。所以，我们设计者首要顾虑的是流场特性和声音学特性。
1.2.1声音学模拟方法
(1)传递矩阵法，该种探究方式很早就出现了，有着比较高的理论基础。从斯图尔特1922年从滤波器制定了声学滤波理论之后，各国科学家就算不断地更新技术，依旧有一定的问题存在。随着时代的发展，帕瑞斯博士通过对直管音波传递研究，得出了运算方式[2]。
(2)有限元法。有关于有限元法的历史悠久，从容易理解的角度上来说既是代数方程组，得出答案既是解决问题的结果。无论是速度还是简便性来看都是极佳的。在本课题领域中，杨和库克是首个使用有限元法的，十分有效推动了有限元的发展[3]。此外如果想对内部波动进行解析的话，也可以使用有限元法。早在2001年，蓝军等人用有限元分析来探究剖析单腔、扩张式消音器的传播声音 [4]。
(3)边界元法，这种方法看重的是对象的边界，把边界以划分的方法，在边界上发生离散化，通过运算得到结果。但其实边界元法的自由度要和有限元法相比是差一点的，但边界元法运算的准确度比较高，正常情况下不会被干涉到，与模态和密度没有联系。在1994年，Selamet等人就用边界元方法在共振式与扩张式消音器进行了相应的计算[5]。我国的刘晓玲也获得了比较喜人的科研结果 [6]。
(4)特征线法，首个在发动机内气体流体实验中运用特征线法的人就是Benson[7]。当然中国在特征线法上也有很多成果，比如姚小刚在1990年就给出了消音器的真实边界的条件[8]，其中运用最多的就是特征线法[9]。
(5) 有源噪声消除方法，首次有这个设想是在1934年，如今国际学者进来想找到能够主动的来控制噪声的方法，让我们拭目以待[10]。在国内吉林大学、南京大学都在积极寻找进步方法[11]。
1.2.2 消音管流场特性研究
对于FLUENT软件的使用，我国的技术是领先的，胡晓东等人是第一批分析挖掘机消音器的，他们探究了消音器中压力损失的原因比如穿孔率、消音器内部长度等。然后在2008 年，董洪亮等人运用该软件对消音器里面的温度，声场以及流场做了研究，得出结果后也使用了非常有效的方法，大大提高消音器的使用效果[12]。紧接着袁翔[13]在2009年分析了直通与横流穿孔消音器的内部流场 [14]。
总结：通过以上的讲解，本文为了可以对消音器达到成熟的优化，就需要用到有限元分析，fluent和sysnoise相结合，得出理想化的产物。
1.3 本文的研究目的和主要内容
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