排气系统声学设计PPT.ppt

中国汽车技术研究中心 声学研究所 汽车排气系统设计 ;排气系统的构成;常用汽车消声器的分类;主观感受 ;背压阻力 ;阻性消声器;阻性消声器的计算方法;高频失效：高频不能很好的用平面波近似，方向性强，以窄声束的形式沿通道传播，很少或根本不与饰面接触，造成消声量急剧下降。 ;抗性消声器 ;扩张室消声器 ;峰值消声频率:;扩张比对传递损失的影响 ;共振腔消声器 ;共振消声器传递损失为： ;阻抗复合式消声器 ;消声器空间几何尺寸的限制 ;背压阻力 ;消声器中的压力损失计算;1、通流面积突然收缩 ;根据连续、能量和动量方程，经推导可得到下式： ; ;2、通流面积突然扩张;从连续, 动量和绝热能量方程出发, 引入理想气体的状态方程, 得到:; ;增大消声器体积 增加内部结构 增加紧偶合催化器;重要的设计原则;二、特殊结构的消声元件;锥形扩散管及声电类比图;锥形扩散管;锥管的声阻抗推导;锥形扩散管的声阻抗 ; 实部是声阻, 虚部为声抗 。声抗表示辐射不出去的能量。声抗越大, 则表示储存在接近场的声能越多, 即消声效果越好 ;当L给定时, 可找出某一频率, 在此频率上声抗最大, 即消声量最大。这个结果只限于低频 ; 2、直颈锥管声电类比图 ;结 论;2、螺旋整流式消声结构 ;排气噪声频谱对比;螺旋整流式消声器负荷曲线;背压阻力 ;三、气流再生噪声的控制技术;定义：气流之间相互作用或气流和固体相互作用产生的噪声。 要素：相互运动----质量----作用力 例如：运动气流之间相互作用：气流再生噪声； 运动气流和静止固体之间相互作用：喘流噪声； 运动气流和静止大气之间相互作用：射流噪声； 运动固体和静止大气之间相互作用：旋转噪声；;Ligthill 理论： W≈κρVnA/cm V— 气流速度 ； C—声速； A-- 作用因子。 N = 4 : 单极子声源，脉动气流噪声、旋转噪声等； N = 6 : 偶极子声源，喘流噪声等； N = 8 : 射流噪声等；;（1）旋转噪声（也称风扇噪声） 旋转物体周期性作用空气介质产生： f0 = n Z/ 60 式中：n ---- 风扇转数，Z------叶片数。 离散性噪声和有调噪声：2 f0 , 3 f0, ------------------------ LW = 10 log Q + 20 log P + K 式中： Q-------流量，m3 / h ; P----风压， P a ; K----比声功率级，和风扇（包括叶片、蜗壳等）结构设计有关。 ; f= sh u/d 式中：sh------斯脱哈罗常数，0.14--- 0.20 之间， u ------气流速度， d -------运动物体在速度平面上的投影。 连续谱噪声，声功率和气流速度的6 次方成正比。 ;（3）射流噪声;单极子噪声; ;扩散消声器 ;定值噪声测量结果;怠速定值噪声频谱对比;怠速定值噪声频谱对比;大排量（4500rpm）条件下，消声量6.6dbA;喷注尾管定值噪声测量结果;背压阻力 ;四、空气导声的隔声机理与控制;材料一侧的入射声能与另一侧的透射声能相差的分贝数就是该材料的隔声量，通常以符号R（dB）表示 ; 单层匀质薄板的隔声性能;典型薄板的隔声频率特性曲线; 在很低的频率（低于板的简正频率）范围里，板受本身的劲度控制，隔声曲线随频率的升高而降低，此时板的质量和阻尼并不重要。频率再升高，质量开始起作用。在劲度和质量共同的作用下，板将产生一系列共振，共中f 0为最低共振频率。各共振频率（Hz）可由下式确定，;图 吻合效应原理图 ;式中 c —— 声速（m/s）； M —— 板的面密度（kg/m2）； B —— 板的劲度，； E —— 弹性模量（N/m2）； t —— 板的厚度（m）； ? —— 板的密度（kg/m3）；;结 论;五、消声器设计改进工程实例;例一、替代某SUV、某载重车原消声器的设计;锥管消声器;EQ140六缸发动机在3000rpm130马力噪声频谱;EQ140六缸发动机动力性能与经济性能对比;492Q四缸发动机在3500rpm70马力下的噪声频谱对比;492Q发动机动力性、经济性和消声量的对比;CA-10C发动机动力性能和经济性对比;例二、双模消声器问题： 1、消声量不足，IL＝22dbA 2、背压阻力大。;改进设计消声器;例二