某乘用车排气消声器性能的实验及仿真研究

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1、工程硕士学位论文某乘用车排气消声器性能的实验及仿真研究作者姓名汪家龙工程领域车辆工程校内指导教师李巍华教授校外指导教师叶鸣高级工程师所在学院机械与汽车工程学院论文提交日期2018年4月ExperimentalandSimulationStudyonThePerformanceofanautomobileexhaustsystemADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：WangJialongSupervisor：Prof.LiWeihuaSouthChinaUniversityofTechnologyGuangz

2、hou,China分类号：U467学校代号：10561学号：201521003192华南理工大学硕士学位论文某乘用车排气消声器性能的实验及仿真研究作者姓名：汪家龙指导教师姓名、职称：李巍华教授申请学位级别：工程硕士工程领域名称：车辆工程论文形式：□产品研发□工程设计应用研究□工程/项目管理□调研报告研究方向：车辆振动噪声测控技术及故障诊断论文提交日期：2018年04月12日论文答辩日期：2018年05月22日学位授予单位：华南理工大学学位授予日期：年月日答辩委员会成员：主席：丁康(教授)委员：叶志刚(高工)、李巍华(教授)、熊锐(教授)、杨志坚(副教授)摘要随着我国汽车保

3、有量的增加，汽车给人们交通生活带来极大便利的同时，也加重了噪声污染，危害人类的身心健康，排气噪声作为整车最主要的噪声源之一，需要对其进行合理控制。安装排气消声器是控制排气噪声最有效的途径，然而排气消声器的安装一方面降低了发动机噪声，另一方面也会使发动机排气背压增加，从而使发动机功率损失比增加。因此在设计消声器时，需在保证其声学性能的同时，减小压力损失，以提高发动机燃油经济性。本文首先根据国家和行业标准搭建发动机台架和排气噪声测量平台，进行初始方案消声器和替代直管稳态及瞬态试验测量。由试验结果可知，初始消声器方案消声效果良好，在各转速下插入损失均大于17.44dB(A)，最大

4、插入损失可达38.11dB(A)，能够满足主机厂消声性能的要求，但是初始方案最高转速（5500r/min）时压力损失为26.9kPa，大于主机厂排气消声器冷端压力损失小于25kPa的要求，因此需要对初始方案结构进行适当的改进。在GT-Power中建立发动机仿真模型，并对模型正确性进行验证。建立排气消声器GEM3D三维模型，将三维模型离散后与发动机仿真模型连接，得到发动机与排气消声器耦合仿真模型，运行耦合模型得到消声器尾管噪声及压力损失数据，并对仿真结果进行分析；搭建消声器传递损失计算模型，仿真分析初始方案消声器的传递损失；基于初始方案消声器三维数模，在Hypermesh中建

5、立排气消声器冷端有限元模型，将该有限元模型导入到Fluent中，对初始方案最高转速（5500r/min）时的压力场、速度场以及湍动能场进行仿真分析。根据初始方案试验以及仿真分析结论，对初始方案消声器结构进行适当改进。对改进方案消声器进行GT-Power一维声学和Fluent三维流体仿真分析，并将分析结果与初始方案进行对比，最后制作改进方案消声器样件进行试验测量，验证改进方案的有效性。关键词：排气消声器；台架试验；声学性能；流场性能IAbstractWiththeincreaseofthequantityofautomobileinourcountry,theautomobi

6、lebringsgreatconveniencetopeople'strafficlife,italsoaggravatesthenoisepollutionandendangersthehuman’sphysicalandmentalhealth,theexhaustnoise,asoneofthemainnoisesourcesofthevehicle,needstobecontrolledrationally.Theinstallationofexhaustmuffleristhemosteffectivewaytocontrolexhaustnoise,whilet

7、heinstallationofexhaustmufflerreducestheenginenoise,ontheotherhand,theengineexhaustbackpressurewillincrease,sothatthepowerlossratiowillincrease.Therefore,inthedesignofmuffler,itisnecessarytoensureitsacousticperformancewhilereducingthepressurelossinordertoimpro