单腔扩张式消声器CFD数值分析.pdf

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1、2013年5月机床与液压Mav2013第41卷第9期MACHINETOOL&HYDRAULICSVo1．41No．9DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2013．09．039单腔扩张式消声器CFD数值分析刘学智，胡习之(华南理工大学机械与汽车工程学院，广东广州510640)摘要：近年来，发动机排气噪声成为噪声污染的主要来源之一，安装性能良好的排气消声器是降低排气噪声的有效途径。消声器既要保证一定的消声性能，又要尽量减少压力损失。使用Gambit建立单腔扩张式消声器模型，导入流体

2、力学软件Fluent，对消声器的内部流场进行仿真分析，揭示了消声器压力损失与扩张腔结构及入口流速之间的关系。关键词：扩张式消声器；计算流体力学；压力损失中圈分类号：TB535+．2文献标识码：A文章编号：1001—3881(2013)9—141—3NumericalAnalysisofSingleExpansionMuflerUsingCFDMethodLIUXuezhi．HUXizhi(SouthChinaUniversityofTechnology，GuangzhouGuangdong51064

3、0，China)Abstract：Inrecentyears，theengineexhaustnoisehasbecomeoneofthemainsourcesofnoisepollution，SOinstallingagoodperformanceexhaustmufflerisaneffectivewaytoreduceexhaustnoise．Tomuffler，notonlyacertaindegreeofperformancemustbeensured，butalsothepressure

4、lossmustbeminimized．Asingle—chamberexpansionmufflermodelwasestablishedbyusingGambit．Usingcomputationalfluiddynamicsmethod，theinternalfluidfieldsofseveralkindsofexpandingmufflerswithtypicalstructureswerestudied．Therelationshipbetweenthepressurelossandth

5、estructuresofexpandingchamberswasrevealed．Keywords：Expansionmuffler；CFD；Pressureloss随着汽车保有量的不断增长，排气噪声已经成为等来评价。文中主要研究扩张式消声器的空气动力学困扰人们的一大难题。如何有效地降低排气噪声也备特性，其评价指标为消声器的压力损失。受人们关注，因此设计开发性能良好的排气消声器就作者基于计算流体力学理论，利用Fluent软件对尤为重要。扩张式消声器的内部流场分布进行仿真，研究消声器扩张式消声器通常

6、由扩张室及连接管串联组合而结构和边界条件对压力损失的影响，得到扩张比和入成，是消声器的一个基本消声结构，主要借助管道壁口流速对消声器压力损失的影响规律。面突变引起的声波反射使声波发生干涉达到消声目文中介绍的扩张式消声器的基本尺寸为：扩张腔的。单腔扩张式消声器(后文简称扩张式消声器)长度L=250mm，进出口直径D=80mm，出人口管是扩张式消声器中最简单的一种，图1为其结构示意道长度L】=L2=80mm，出入口直径D=D2=80图，为扩张腔长度，s、S：、S，分别为进出口管道mm，通过改变扩张腔直径

7、来得到不同的扩张比，消和扩张腔的截面积。声器壁厚1．5iTlm，材料为Q235-A。1计算流体力学理论P11．1CFD分析流程■■■-一po计算流体力学(简称CFD)是研究消声器空气动力学主要方法之一。通过CFD可对消声器内部流场进行仿真分析，得到消声器内部速度场、压力场、图1单腔扩张式消声器结构示意图湍动能的分布及其对消声器性能的影响，图2为CFD消声器的性能通过其声学性能、空气动力学性能的求解过程流程图。收稿日期：2012—04—10作者简介：刘学智(1987一)，男，硕士研究生，研究方向为汽车

8、排放与汽车零部件有限元分析。E—mail：Liuxu．ezhi19871129@163．con。·142·机床与液压第4l卷建立控制方程I算消声器的压力损失更为合理。+I确立初始条件及边界条件2仿真分析由于此消声器结构简单，可以直接在Gambit中I封分计算网格，生成计算节LI进行建模(如图4所示)。1离散初始条件和边界条件建立离散方程I给定求解控制参数求解离散方程I’N—、、、图4单腔扩张式消声器模型显示和输出计算结果2．1建立控制方程捎芦器肉流动处于揣沉状态，凼此