排气消声器耦合模态分析及声学应用.pdf

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1、第53卷第3期V01．53No．3农业装备与车辆工程AGRICu删RALEQUⅡ)MENT&VEHICI正ENGINEERING2015年3月March2015doi：10．3969乃．issn．1673—3142．2015．03．005排气消声器耦合模态分析及声学应用税永波(401520重庆市重庆工商职业学院汽车工程学院)[摘要]为探究气流与温度对消声器模态参数的影响，以简单膨胀腔为例，运用试验和仿真方法分析了常温无流、气固耦合和热固耦合三种模态。比较发现，前lO阶模态参数中，相对常温无流而言，气固耦合的模态频率变化较小，除了第9和第10阶振型没有对应外，其它阶的振型与常温

2、无流模态振型基本一致；当考虑热应力与大变形时．热固耦合的模态频率与振型的变化都较大。进一步基于热固耦合模态进行了消声器温度场与结构场耦合的声学计算，揭示了耦合模态在相关分析中的应用。[关键词]多物理场；气固耦合；热固耦合；预应力模态[中图分类号]u464．134+．4[文献标志码]A[文章编号]1673—3142(2叭5)03—0018—04E】

3、【lla璐tMumerCOupledModalAnalysis柚dAppU∞tionofAc叫sti髑ShuiYongbo(SchoolofAutomotiveEn百neering，ChongqingTechnolog)randBu

4、sinessInstitute，Chongqing401520，China)[Ab譬t】隐ct]ToexploretheeH-ectsofairⅡowandtemperatllreonmu】田ermodalparameters，asimpleexp粕sionch砌beristakenasanexample，andsimulationandtestmetllodsareusedformodalanalysisofno珊altempemturewit}Ioutnow，gas—solidcoupled粕dthemalsolidcoupled．Theresultsshowthatco

5、mparedwiththeconditionofnomaltempemtureandnoflow，ther-earefewchangesforthe矗rst10ordergas—soIidcouplingmodalf}equencyandwiththeexceptionofthenint}Iandtenthordermodalshapes，otherorders盯ebasicallyco玎esponding．Whenconsideringtlletlle珊alstress锄dlargedef0册ation，t}Ierearelargechangesonmoddfkquenci

6、esandmodalshapesofthemalstructurecoupling．Furthermumeracousticr{esponseofcouplingtemperature6eldandstnlcture6eldiscalculatedbasedon出e姗al—solidcouplingmodal，whichindicatestheapplicationofcoupledmodalinrelated锄alysis．[1【eywords]multi—physicalfield；gas—solidcoupling；tlle珊al—solidcoupling；pre—s

7、tI．essedmodal0引言1常温无流模态分析汽车排气系统，一方面由排气歧管连接到发动机，另一方面通过吊耳连接到车体，为了防止发动机和车体振动引发排气系统共振，有必要对其进行模态分析。为了分析的需要，有时将排气系统的核心部件——消声器隔离出来单独研究，在对消声器振动性能研究的相关文献【1_3】中，更多的是集中在模态分析时如何合理地对消声器施加边界条件．而很少考虑消声器内的高速高温气流对其模态参数的影响。本文以简单膨胀腔为例，在cFD分析的基础上进行耦合模态分析，以此来比较气流压力和温度对模态频率与振型的影响，同时为后续的热固声耦合的消声器声学性能计算提供依据。项目来源：2

8、014年重庆工商职业学院科研重点项目(ZD2014-07)收稿日期：2014一12—23修回日期：2015一01一14典型的无阻尼模态分析求解的基本方程是经典的特征值问题【4】。[嗣{咖}i副。2[明{咖)i(1)式中：晖卜一刚度矩阵；【朋l卜质量矩阵；渺L——特征向量，表示第i阶自振频率的振型；∞i——第i阶自振角频率．ra挑，表示第i阶模态的固有频率(特征值)。简单扩张腔消声器的尺寸参数如表1所示。表1消声器结构尺寸Tab1MII仟lerstnJctu陀size模型参数参数值／mm进出口直径扩张腔直