汽车排气消声器内部流场和声场数值分析.pdfVIP

2006 年8 月 重庆大学学报（自然科学版） Aug. 2006 第29 卷第8 期 JournaI of Chongging University （NOturOI Science Edition ） VoI. 29 No. 8 文章编号：l000 - 582X（2006 ）08 - 0066 - 04 汽车排气消声器内部流场和声场数值分析* l l l l l，2 罗 虹 ，王伟戈 ，邓兆祥 ，褚志刚 ，陶丽芳 （l. 重庆大学机械传动国家重点实验室，重庆 400030 ；2. 奇瑞汽车有限公司CAE 部发动机科，安徽 芜湖 24l009 ） 摘 要：应用数值分析方法对某汽车排气消声器进行了流场、温度场和声场分析. 在此基础上针对 消声器存在的问题对其进行了改进设计. 经实验验证，分析结果与实验结果吻合较好，表明数值分析方 法能准确的模拟排气消声器性能，是排气消声器性能预测和改进设计的有效方法. 关键词：消声器；有限元法；有限容积法；声学特性；空气动力特性 中图分类号：O422 ；U467 文献标识码：A 设计高性能、低压力损失的排气消声器是目前汽 车噪声控制中的重要课题. 传统的排气消声器设计主 要根据一维平面波理论，但该理论难以正确模拟三维 空间效应等实际因素的影响，计算结果不准确. 随着计 算机的发展，数值分析在各个领域都取得了重大进展， 已达到了较实用的阶段. 已经有学者分别对消声器的 声场和流场分别进行了数值分析［l - 2］. 笔者应用有限 元法和有限容积法较准确模拟消声器内部声场和流 场，合理评价其声学特性和空气动力特性. 同时考虑了 图l 消声器结构示意图 流场分析和温度场分析可以得到消声器的压力损 这两个特性，较全面的评价了消声器的性能，为消声器 失，这是评价消声器空气动力特性的重要指标. 气流速 的设计、改进提供了一个更有效、更全面的方法. 度是评价消声器气流再生噪声的重要指标. 气流的温 l 流场和温度场分析 度、速度也将影响消声器的消声性能. 所以有必要在计 算消声器的声学特性前先对它进行流场和温度场 某汽车发动机排气消声器是一阻抗复合消声器， 分析. 主要由3 管、2 腔组成. 其结构如图 l 所示. 3 管分别 文中运用流场分析软件 CFX 在考虑了流速、温 为：带穿孔的进气缓冲管，带穿孔的中间缓冲管和出气 度、热传递的基础上进行了消声器内流场和温度场分 管. 第l 腔为内插管扩张腔. 进气缓冲管和中间缓冲管 析. 得到了消声器内部流速、压力、温度在三维空间的 的穿孔区域布置在第2 腔内，由于这2 个管的后端是 分布. 由于软件不能模拟非稳态流动，故将排气消声器 封闭的，其小孔是气流通道. 进气缓冲管的穿孔率约为 入口的非稳态流动简化为稳态流动. 流体模型选择紊 5. 63% ，中间缓冲管的穿孔率约为5. 5% . 第2 腔的后 流、可压缩性流动的理想空气模型. 由于吸声材料属于 面填满了吸声材料，由穿孔隔板隔开. 穿孔隔板