车用两腔抗性消声器声学特性分析及结构优化.pdf

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1、第31卷2015笠第17期9月农业工程学报TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineeringV01．31No．17Sep．201565车用两腔抗性消声器声学特性分析及结构优化相龙洋，左曙光※，吴旭东，张琚，刘敬芳(同济大学新能源汽车工程中心，上海201804)摘要：为了快速准确的研究抗性消声器的声学特性，该文提出二维解析方法研究两腔抗性消声器的传递损失特性；并基于阻抗管，采用双负载法对消声器传递损失进行了测量，以此对解析方法进行验证。进而基于

2、解析方法，分析隔板通孔半径、隔板位置对消声器传递损失影响。最后采用遗传算法，在不增大外部总体尺寸的条件下，对消声器进行结构优化设计。研究结果表明，该文采用的理论计算方法可较准确地计算出消声器传递损失；两腔消声器比单腔消声器有更好的消声效果；隔板通孔半径及其位置对传递损失影响明显；通过对结构参数优化设计，可以使消声器在目标频带1000～3000Hz的平均传递损失由17．2提升到39．5dB，获得很好的优化效果。该文建立的二维解析模型可用于计算抗性消声器的传递损失，为快速优化设计消声器提供了参考。关键词：消

3、声器；声学特性；优化；传递损失；理论分析doi．．10．11975d．issn．1002·6819．2015．17．009中图分类号：TB535．2文献标志码：A文章编号：1002-6819(2015)-17—0065—07相龙洋，左曙光，吴旭东，张瑁，刘敬芳．车用两腔抗性消声器声学特性分析及结构优化[J]．农业工程学报，2015，31(17)：65—71．doi·10．11975／j．issn．1002—6819．2015．17．009http：／／www．tcsae．orgXiangLongyang

4、，ZuoShuguang，WuXudong，ZhangJun，LiuJingfang．Acousticanalysisandstructuraloptimizationofdual-chamberreactivemuffler[J]．TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineering(TransactionsoftheCSAE)，2015，31(17)：65--71．(inChinesewithEnglishabstract)doi：10．1

5、1975a．issn．1002—6819．2015．17．009http：／／www．tcsae．org0引言消声器被广泛用于流体机械及汽车进排气的噪声控制【l。2]。声学性能是消声器的主要性能指标之一。通常采用传递损失来表示消声器的声学性z日、匕l-,i3。6】。理想的消声器是在给定目标频率范围内具有较宽的消声频带和较高消声量[7_91。为改善抗性消声器的声学特性，有研究指出在消声器内加入隔板的多腔消声器优于单腔消声器。季振林【lo】基于边界元方法研究单腔双腔穿孔管消声器的传递损失特性，结果表明加入隔

6、板的双膨胀腔提高了中频声学性能。孟晓宏掣11]采用有限元方法，研究了隔板位置对两级扩张式消声器声学性能的影响，结果表明隔板位置对中低频声学性能影响不大，对高频性能影响较为明显；LeeJW等【12】采用基于有限元的拓扑优化方法研究指定频率的声学特性，发现在抗性消声器的扩张腔内加入隔板可以改善其声学特性。GuoRong等[13]采用传递矩阵法分析了多腔穿孔管消声器的声学特性并进行了结构设计。左曙光等[14-15】采用传递矩阵法分析了隔板数目对微穿孔管消声器传递损失的影响，发现隔板数目增加收稿日期：2015-

7、05．22修订日期：2015．08．25基金项目：国家重大科学仪器设备开发专项(2012YQl50256)作者简介：相龙洋，男，博士生，主要研究方向为汽车噪声与振动控制。上海同济大学新能源汽车工程中心，201804。Email：xlongyan910@126corn※通信作者：左曙光，男，湖南沅江人，博士，教授，博士生导师，主要研究方向为汽车振动、噪声及系统动力学。上海同济大学新能源汽车工程中心，201804。Email：sgzuo@mnEi．edu．C11到3个以上时，传递损失随隔板数目的变化不再明显

8、，进而分析了均匀流对微穿孔消声器传递损失的影响。LeeJw等[16】基于简化的消声器二维模型，分析了传递损失和压力损失，并进行了优化，但是其计算结果缺少试验验证，而且文中的二维模型有一定局限性，计算结果与实际结构差距较大。综上，已有文献对抗性消声器的传递损失计算大多采用数值方法，建模复杂且计算耗时长。少数学者采用传递矩阵法计算抗性消声器传递损失，但这种方法只在扩张腔的截止频率以下可靠，频率较高时计算结果不再准确。也有学者采用简化模型进行分析