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1、一种新型排气净化消声器内部流场研究摘要：对新型的的排气净化消声器建立流场模型，利用CFD软件Fluent进行内部流场分析，本文研究的是带有内置低温等离子体装置的消声器，低温等离子体装置势必对消声器的流场特性产生巨大的影响，进一步影响柴油机的性能。通过对比分析两种不同内部结构的模型的压力场、速度场，得出内置低温等离子体对消声性能的影响。通过流场数值模拟，可以分析消声器的空气动力性能，为消声器的设计改造起到一定的指导作用。关键词：净化消声器，低温等离子体，空气动力性Abstract：Byestablishingflowfieldmodeloft
2、henewtypeofexhaustpurificationmuffler,usingCFDsoftwareFluenttoanalysisinternalflowfield,thispaperstudiesamufflerwithlowtemperatureplasmadevicebuilt-in,thelowtemperatureplasmadevicewillbehaveagreatinfluenceonthef1owfieldcharacteristics,andfurtheraffecttheperformaneeofthedie
3、selengine.Throughthecomparativeanalysisthepressurefield,velocityfieldofthetwokindofmodelwithdifferentinternalstructure,itisconcludedthatthebuilt-inlowtemperatureplasmainfluenceonthemufflerperformance・ThroughthenumericalSimulationofflowfield,itisconvenienttoanalysesthemuffl
4、eraerodynamicperformanee,andprovideguidesforthemufflerdesignandtransformation.Keywords：purificationmuffler,lowtemperatureplasma,airdynamic0前言消声器是降低柴油机排气噪声最主要的消声降噪装置，已经广泛应用到发动机领域。但是随着排放法规的逐渐严格，又对船舶柴油机排放物提出了严格的限制措施。鉴于船上空间利用率极高，没有足够的空间安装尾气处理装置；因此，本文设计了一种内置低温等离子体的消声器，在进行降噪的同时又
5、能够净化柴油机排气中的氮氧化物颗粒物等有害成分。考虑到柴油机的排气背压对柴油机的性能有很大的影响，所以，应着重研究消声器的空气动力性，考察其是否满足柴油机背压的要求。然后优化结构设计，使其达到最优性能。评价消声器空气动力性的指标主要有插入损失和传递损失，传递损失主要反应消声器本身的结构性能，所以传递损失是主要的研究对象。计算消声器的传递损失主要分为时域法和频域法；但是时域法的计算量比较大，在实际的计算中并不常用。频域法分为解析法和数值法，解析法中一维的传递矩阵法较为常用，但只能预测中低频的传递损失，而且对于复杂腔体的消声器，其计算十分复杂，
6、通常不易求解。所以三维数值法较为常用，分为有限元和边界元，有限元在计算带有吸声材料及穿孔管的传递损失有较大优势，而边界元在处理带有吸声材料的消声器比较困难。本文在详细研究基本消声器的消声规律和空气动力特性基础上，应用计算流体力学软件Fluent建立了流场的有限元模型，通过仿真计算得出消声器的传递损失，分析消声器内部流速、声压分布情况，并且根据结果分析了排气系统的空气动力性能［1］。为实际工程应用提供参考和依据。1理论模型1.1基本假设(1)假设介质为理想流体，流体无黏性，声波在介质中传播没有能量损耗。(2)假设介质在是静态的，且介质是均匀的
7、。(3)假设声波的传播是绝热过程，即介质与相邻邻的部分如壳体不会产生热交换。(4)假设声波在介质中传播是小振幅传播，介质中声场的参数都是一阶变量，可以用线性波动方程来求解。1.2基本模型采用三维建模软件UG建立净化消声器的物理模型。图1(a),(b)为此消声器结构示意图，此消声器采用进出口中心线不在同一直线上，低温等离子体内置在消声器的前端。图1(a),(b)的区别是，图(b)在低温等离子体的第一个放电圆盘前部采用流线型流道,增强气体的流畅性。6135s柴油机排气口直径为80mm,根据降噪要求取扩张比m二20,有m二[S2][S1]得出扩张
8、腔直径Dl=357.8mm,其中S1为扩张腔截面积，S2为入口管截面积。根据测得的噪声频谱得出在125Hz处存在一峰值，利用fmax二得出扩张腔的长度L=680mmo2空气动力性
