基于gt—power的消声器优化设计

《基于gt—power的消声器优化设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、基于GT-power的消声器优化设计林森泉1，侯亮1*，黄伟1，钱尧一1，郭涛2，连成堃2(1.厦门大学物理与机电工程学院,福建厦门361005;2.厦门厦工机械股份有限公司,福建厦门361023)摘要：为了寻求一种更简单有效的消声器设计方法，以某一型号发动机为例，将传统的消声器设计理论与GT-power仿真软件结合起来，构建了基于GT-power的消声器优化设计流程，利用GT-power软件的声学和流体仿真功能对各消声器结构方案进行仿真分析，通过比较消声器的插入损失和压力损失，得出较优方案，然后再对

2、特定方案进行正交试验以获取最优参数组合，并以试验进行了验证，优化后的消声器的消声量增加了约12dB。关键词：消声器；GT-power；正交试验；优化设计中图分类号：TK413文献标识码：A0概述车辆的主要噪声源包括进气噪声、排气噪声、风机噪声、发动机表面辐射噪声以及其他零部件振动产生的噪声源，其中排气噪声是不可忽视的重要组成部分[1]。因此，控制排气噪声是限制车辆噪声的有效手段，排气消声器的优化设计则显得尤为重要。随着噪声控制法规的日益严格,对消声器的性能要求也逐渐提高,传统车辆消声器设计主要基于经验

3、和试验相结合，这种方式开发成本高且周期长。随着计算机技术的发展，特别是GT-power等数值模拟软件的应用，给消声器的设计和开发提供了新途径。GT-power软件提供了对消声器消声性能的仿真功能。侯献军等[2]运用GT-power声学仿真功能对几种消声器方案进行分析与优化，达到了消声量要求；谢田峰等[4]运用GT-power对发动机及消声器进行模拟，不仅能预测消声器特性，还能反应出不同结构消声器对发动机性能的影响；张永波等[5]通过对并联内插管双室扩张式消声器插入损失研究，验证了GT-power在较宽

4、频带范围内具有良好的拟合度。以上研究都很好的反应出了GT-power在消声器设计过程中的准确度和优越性，为了更加有效地设计消声器以及缩短其设计优化周期，本文总结出一套基于GT-power的消声器优化设计流程，将GT-power仿真软件与正交试验结合起来进行消声器结构的优化设计。1消声器的评价指标消声器的性能评价指标主要包括消声性能和空气动力性能[6]。消声器的消声性能通常有两个衡量指标：传递损失TL(TransmissionLoss)和插入损失IL(InsertionLoss)。传递损失是指声音经过消

5、声元件后声音能量的衰减，即入射声功率级和透射声功率级的差值；插入损失为安装消声器前后在发动机排气口某固定测点处测得的计权声级之差，它直接反映了消声器对相匹配的发动机噪声的消声效果。消声器的空气动力性能主要是指消声器的阻力(压力)损失，即气流通过消声器时，消声器进出口端总压差[6]。本文采用插入损失和压力损失来对消声器进行评价。2确定初始结构对于发动机排气系统，采用抗性消声器最为合适，因为它是全金属结构，结构简单，耐高温、耐腐蚀、耐气流冲击，成本低、寿命长；图1是某型号发动机两款消声器，下面将以这两款消

6、声器结构为基础进行分析，确定消声器初始结构。收稿日期：基金项目：科技部创新方法工作专项项目（2011IM020400），福建省高校产学研合作科技重大项目（2011H6024），国家科技支撑计划课题（2013BAF07B04）*通讯作者：hliang@xmu.edu.cn(a)结构1(b)结构2图1两种消声器结构及参数Fig.1Thestructureandparametersoftwokindsofmufflers下面以结构2为例进行理论计算，计算各腔室的传递损失：①振室1：传递损失：[6]其中，共振

7、腔的总体积=3532500，穿孔的总面积=5887.5，小孔长度=1.89，排气管道截面积=1962.5，共振频率：②共振室2：传递损失其中，共振腔的总体积=7065000，穿孔的总面积=5887.5，小孔长度=2.8，排气管道截面积=1962.5，共振频率：③扩张室：该扩张室可等效看成是两个内插管式扩张室的串联，其传递损失也为两个扩张室的叠加，所以有：传递损失：[6]，其中，=100，=20，=20，=16。由以上计算可知，共振室1的共振频率为1607Hz，共振室2的共振频率为934Hz，而共振式消

8、声器在共振频率处传递损失最大，即该消声器在900Hz~1700Hz中低频范围内消声效果较好。以上的计算主要是要确定两个共振室的共振频率，我们期望两个共振室的共振频率不在同一个区间内，这样获得的消声频率范围就会比较宽。然而消声器的消声效果主要是以插入损失和压力损失来进行评价的，所以以下的仿真计算主要是发动机与消声器耦合仿真来确定插入损失和压力损失。3基于GT-power的模拟正交试验3.1两款消声器的建模根据两款消声器的结构尺寸，简化并建立其消声器三维模型