基于声固耦合特性的消声器结构改进.pdf

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1、·基于声固耦合特性的消声器结构改进·文章编号：1002-4581(2015)02—0004-06基于声固耦合特性n3,~'fi声器结构改进赵诚，王国权ZhaoCheng，WangGuoquan2(1．国家工程机械质量监督检验中心，北京102100；2．北京信息科技大学机电学院，北京100192)摘要：为了研究排气消声器内部声场对消声器结构的影响，掌握消声器系统耦合特性，建立了消声器的声振耦合模型，对耦合系统中消声器壁板在声场影响下的振动位移进行分析。发现高频时，声场作用对结构振动位移的影响较大，特别是90Hz频率附近消声器壁的位移响应明

2、显，影响消声器系统性能。为了保证消声单元性能的稳定性，以减小振动位移响应量为目标，对消声器结构进行改进，使得消声器壁板的振动位移减小，并使最大位移振动频段避开了激励频段。关键词：排气消声器；声固耦合；消声单元；振动位移中图分类号：U463．99文献标志码：ADOI：10．14175~．issn．1002—4581．2015．02．002模态分析，找到结构位移响应敏感的频率段，获0引言取声学空腔模态频率和振型的变化。对响应过大的壁板进行适当优化，提高消声器整体性能。汽车工业发展迅速，我国汽车保有量不断增1声固耦合基本理论加，使得汽车噪声成

3、为日益严重的环境污染。现代车辆声学特性是衡量汽车设计、制造水平的重声固耦合起源于流固耦合，流固耦合力学是要指标之一川。发动机的排气噪声是汽车主要噪声流体力学与固体力学交叉而形成的一门力学分源之一，因此减少汽车排气噪声是降低汽车噪声支，它是研究变形固体在流场作用下的各种状态的关键，也是提高整车NVH性能的重要措施[2】。以及固体位形对流场的影响。声固耦合的数值计多数情况下声场和结构之间的耦合关系可以忽算问题，早期是从航空领域的气动弹性问题开始略，并不影响声场的计算精度。但当流体介质的的，实际上是流场与固体变形场间的相互作用。密度比较大，或

4、者结构的尺寸非常大，结构比较假设消声器内部为理想流体介质，且在绝热过程软的时候，流体对结构的反作用影响大，这时必中传播的是小振幅声波，则消声器内声压满足三须考虑耦合关系，否则计算分析结果不准确。出维声波方程[8-1oJ：于轻量化的考虑，消声器是薄壁结构钣金制造的，消声器壁的机械振动与内部空气的声振动有着显V专㈩著的相互作用[4】。因此单纯地考虑结构本身的振动式中，V为拉普拉斯算符，CO和P分别为空气模态和结构的声模态都不能反映消声器结构力．振中的声传播速度和声场中任意点的声压函数Ll⋯。通动、振动一声、声一振动这样的系统耦合特性，必过式

5、(1)将流体方程离散化，并考虑声阻作用，得须将结构和空腔的流体介质耦合起来考虑耦合体到流体区域内声场的有限元矩阵方程J。的模态参数，才能准确、真实地反应实际情况l51J，MfP+CfP+KfP+RU=0(2)为设计性能优良的消声器提供依据。文中以某重型车辆康明斯ISME38530型发动式中，尬为流体等效质量矩阵，为流体等机消声器为依托，建立耦合模型，进行声固耦合效阻尼矩阵，为流体等效刚度矩阵，为流体和结构的耦合矩阵，为单元节点的位移对时基金项目：国家自然基金项目(51275052)，北京市自然科学基金重间的二阶导数，P为节点声压矩阵。点

6、项目(3131002)。·4·I壅奎2Q1：Q：2