基于ANSYS的抗性消声器性能仿真分析.pdf

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1、((第!)卷(第"*期计(算(机(仿(真!""+年"*月((文章编号：&""+$,)’*（!""+）"*$")"+$"#基于!"#$#的抗性消声器性能仿真分析张乃龙，杨文通，费仁元（北京工业大学机电学院，北京，&"""!!）摘要：运用有限元分析软件-./0/对内插管抗性消声器内部声场及流体进行了有限元分析。在讨论了管道声场流体运动方程的基础上，首先建立抗性消声器的流体有限元分析模型和声场有限元分析模型，以定性分析为目标，通过加载、求解以及后处理等一系列的步骤对消声器内部声场及流体进行计算分析，获得消声器内部不同频率下的声压及流体速度和压力分布情况。通过分析结果可以

2、方便直观地获取消声器内插管中心偏移对消声器插入损失及流体流速和压力的影响，分析结果为消声器的优化设计提供可靠的依据。关键词：抗性消声器；声学仿真；流体动力学仿真；有限元中图分类号：12),&3%%((文献标识码：-#%&’()*%+,),-!,)(./%/+012)3*%425’00(267)/2-+,!"#$##+0*8)6245-.6.78$9:;<，0-.6=>;$?:;<，@ABC>;$DE7;（F>8G8;JK8?D:L1>MN;:9:8G8;<&"""!!，ON8;7）!7#91!:9：@8;8?>>9>P>;?7;79DK8KK

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5、P>;?@A引言BA声场流体理论基础抗性消声器主要利用声抗的大小来消声，通过各种不同在声场的流固耦合问题中，要把结构的动力方程与流体形状的管道和腔室进行适当地组合，提供管道系统的阻抗失斯托克斯方程中的动量方程和连续性方程综合考虑。声学基配，使声波产生反射或干涉现象，从而降低由消声器向外辐本方程是在空气作为特殊流体条件下流体方程的简化。射的声能。抗性消声器的性能和管道结构形状有关，一般选在不改变问题性质的前提下，作如下假设：择性较强，适用于窄带噪声和低、中频噪声的控制。由于其在&）流体是可压缩的，即密度随压力变化而变化。低中频较好的降噪效果及其较小的压力损失在发动机

6、及内!）媒质为理想流体，即媒质不存在粘滞性，声波在其传燃机的排气消声处理中广泛使用。但是随着消声量的增加，播时没有能量的损耗，流体没有扰动和紊流。其引起的压力损失相应增加，造成设备功率损耗增加。有效)）声传播是一个绝热过程。调整消声与压力损失的关系是在设计消声器时必须考虑的’）媒质的静态压强2"和静态密度!"都是常数。问题。本文利用有限元分析软件-./0/的声学分析模块对BC@A数学模型的建立某型号的扩张式抗性消声器进行声学及流体动力学分析，以图&所示为轴对称抗性消声器。对其进行优化设计提供依据。在!域的二维平面波动方程!!&"$E!"（&）!!#"%其中#———

7、介质中声传播速度!&’#"收稿日期：!""#$"%$&’#"———流体平均密度—)"+—把（)）式代入式（’），积分变为：!"#"0)123!$"!4（123）.)123（｛/｝$"）（｛/｝"）4（123）-#’!0##)5%#$"｛6｝(!｛7｝)4（5）（*）#’方程（*）中包含的变量有：声压"，结构位移8，1，*。定义有限单元的近似形函数为：图!"轴对称抗性消声器示意图0"#｛9｝｛"(｝（"#）0!———流体体积模量7#｛9:｝｛7(｝（""）其中｛9｝为声压形函数"———声压（#"（$，%，&，’））｛9:｝为位移形函数’———时间!｛"｝为节点声压向

8、量E———