基于正交试验的进气消声元件优化设计.pdf

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1、第32卷第6期2015年12月内燃机与动力装置I．C．E＆PowerplantV01．32No．6Dec．2015【排放与噪声】基于正交试验的进气消声元件优化设计程市，钱叶剑，罗琳(合肥工业大学机械与汽车工程学院，安徽合肥230009)摘要：论文分析了进气噪声的产生机理，针对原机各阶次噪声出现的噪声尖点，找出了对应的振动频率。利用正交试验对空滤器的扩张比(容积恒定)、Helmholtz谐振腔和1／4波长管消声元件的结构参数进行综合优化设计，最大限度降低进气噪声。结果表明：基于正交试验得到的消声元件组合方案的进气插入损失最大(61．45dB)，各阶次

2、噪声均在阶次噪声限值以下，提升了进气消声系统的开发效率。关键词：进气消声元件；阶次噪声；插入损失；正交试验中图分类号：TK413．4文献标志码：A文章编号：1673—6397(2015)06—0060—06OptimizationDesignofIntakeSilencerComponentsBasedonOrthogonalExperimentCHENGShi，QIANYe—jian，LUOLin(SchoolofMechanicalandAutomotiveEngineering，HefeiUniversityofTechnology，Hefe

3、i230009，China)Abstract：Thispaperanalyzedtheintakenoisegeneratingmechanism．ThenoisecuspCOITe-spondingtovibrationfrequenciesisfoundoutforeachordernoise．Tominimizetheintakenoise，structuralparametersofintakesilencercomponentsweredesignedandoptimizedbyusingorthogonalexperiment，such

4、asexpansionratioofair—filter(constantvolume)，Helmholtzresonatorand1／4wavelengthtube．Resultsshowedthateachordernoiseoftheoptimalcombinationschemewasun-derthelimitordernoise．andtheintakeinsertionlossreachedthemaximumof61．45dB．Theor-thogonalexperimentmethodcanimprovetheefficiency

5、ofintakenoiseeliminationsystem．KeyWords：IntakeSilencerComponents；OrderNoise；InsertionLoss；OrthogonalExperiment引言近年来，随着排气消声元件的研究和应用，排气噪声已得到有效控制。不过，对于某些发动机，进气噪声比发动机本体噪声高5dB左右，是仅次于排气噪声的噪声源⋯，进气噪声属中低频音，控制方法与高频的排气噪声不同。文献[2]发现空滤器加配消声元件后，可提高其降噪性能，但消声效果有限。文献[3]通过设计发动机进气系统，使不同转速下的进气噪声降低

6、6～20dB，但未考虑整个进气系统的消声效果。文献[4]用FEM／BEM和CFD方法预测了消声器的声学性能，缩短了消声器的设计周期。当前设计消声元件时，通常用传递损失作为衡量指标，仅反映单一元件的消声性能；而插入损失反映的则是整个系统的消声性能。另外，进气噪声受进气扩张管(将空滤器当作特殊的扩张管)、Helm-holtz谐振腔、1／4波长管等多种进气消声元件的影响，进气消声系统的优化设计尤为困难。本文拟采用正交试验设计法¨j，结合发动机运转工况对各消声元件的结构参数进行优化设计，利用插入损失来作者简介：程市(1991一)，男，山东新泰人，合肥工业大

7、学硕士研究生，主要研究方向为发动机振动与噪声控制。收稿日期：2015—09—072015年第6期程市，等：基于正交试验的进气消声元件优化设计·6l·衡量消声效果，提高进气消声系统开发效率。1进气噪声产生机理[6。]根据产生机理的不同，进气噪声可分为基频噪声、气柱共振噪声、涡流噪声、赫姆霍兹共振噪声等。1i1基频噪声进气过程中，进气门周期性开闭，进气口处流场也周期性地变化。这种变化以压缩波和稀疏波的形式沿管道向外传播，进气口便成为一个点声源。其振动频率表达式为：，2蒜z(1)其中，乃为转速，r／min；Z为气缸数；丁为冲程系数，四冲程，丁=2。1．2

8、气柱共振噪声发动机进气系统中，从进气口经进气管道到关闭的进气门，构成一条一端敞开(大气端)，一端封闭(进气门端)的气柱。当