双模式消声器特性的试验与仿真研究

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1、双模式消声器特性的试验与仿真研究(申请清华大学工程硕士专业学位论文)培养单位：汽车工程系工程领域：车辆工程申请人：田思波指导教师：郑四发教授二○一五年五月ExperimentandSimulationStudyontheCharacteristicsofDualModeMufflerThesisSubmittedtoTsinghuaUniversityinpartialfulfillmentoftherequirementfortheprofessionaldegreeofMasterofEngineeringbyTianSibo(VehicleEngineering)ThesisSupe

2、rvisor:ProfessorZhengSifaMay,2015摘要摘要随着我国汽车工业的高速发展，我国的汽车销量和保有量逐年大幅度增长，越来越多的普通家庭拥有了自己的汽车。随着人们生活质量和生活水平的不断提高，人们在购买汽车时越来越注重汽车的乘坐舒适性。双模式消声器通过调节控制阀门的开启角度可以有效改变消声器的消声特性和排气背压，从而改善汽车乘坐舒适性和动力性，因此，对双模式消声器的特性进行深入研究具有重要意义。首先，建立了双模式消声器的两种典型结构试验模型，并在冷流试验台架上进行冷流试验，得出了控制阀门的动态开度和气流流速的关系。通过对比阀门打开和阀门关闭两种状态下的消声器压力损失，

3、结果表明双模式消声器可以有效的降低消声器的压力损失。对冷流试验下双模式消声器的尾口气流再生噪声进行了分析，发现双模式消声器可以降低气流再生噪声。对双模式消声器进行了CFD流体仿真，并结合理论分析，研究了双模式消声器降低排气背压和气流再生噪声的机理。其次，选择了两款比较典型的发动机对双模式消声器共振式模型进行了发动机台架试验，一款是自然吸气发动机，另一款是废气涡轮增压发动机，研究了双模式消声器在实际状态下的性能特点，验证了双模式消声器对于降低排气系统背压的性能优势。通过两种类型台架试验的结果对比，发现增压发动机会使双模式消声器的控制阀门在更低的转速下打开，而且开启速度更快，开启角度更大。对增

4、压发动机的排气尾口辐射噪声进行了分析，结果表明双模式消声器阀门打开后能够降低发动机高转速时的尾口辐射噪声总声压级，但对于低频时阶次噪声影响较小。利用增压发动机GT-Power模型对双模式消声器进行了仿真分析，结果表明双模式消声器能够有效提高发动机的动力性和燃油经济性。然后，分析了冷流试验和发动机台架试验结果的异同，并从理论方面分析了气流温度对双模式消声器阀门扭转弹簧扭转刚度的影响规律。同时，对两种试验方法得到的压力损失之间的关系从理论方面进行了推导，从而可以通过消声器的冷流试验压力损失预测其发动机台架试验的压力损失。最后，设计了一款双模式消声器，并与传统结构消声器进行了对比试验，实际验证双

5、模式消声器的性能特点和优势。关键词：双模式消声器；控制阀门；开启角度；压力损失；声学性能IAbstractAbstractWiththerapiddevelopmentofautomotiveindustryinourcountry,automobilesalesandownershiphaveincreasedsubstantiallyyearbyyear,andmoreandmoreordinaryfamilieshavetheirowncars.Withtheimprovementofpeople’slivingstandardandlifequality,peoplepaymore

6、attentiontotheridecomfortofvehicleswhentheybuytheircars.Dualmodemufflercanchangethenoiseattenuationcharacteristicsandtheexhaustbackpressureofthemufflereffectivelybyadjustingtheopenangleofcontrolvalve,whichisabletoimprovetheridecomfortandpowerperformanceofvehicles,soitisofgreatsignificancetostudyth

7、echaracteristicsofthedualmodemufflerdeeply.Firstofall,twokindsoftypicalstructuretestmodelsofdualmodemuffleraresetup,andtherelationshipbetweenthedynamicopenangleofcontrolvalveandgasflowvelocityisobtainedbydoingcol