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交通噪声是环境噪声的主要组成部分,如何有效防范和控制交通噪声成为治理噪声危害的重要工作。对于柴油机而言,在排气系统中安装消声器是消减其运转噪声的有效手段,也是目前最经济可行的技术措施。因此,对柴油机消声器开展研究不仅能提高汽车的驾乘舒适性,而且减小噪声对人类社会生产实践的危害具有重要意义。
本文系统阐述了噪声的危害、控制方法和排气噪声产生的机理,并建立了消声器模型对消声器的性能进行了模拟计算,研究消声器结构参数变化对其压力损失和消声量等性能指标的影响。通过将模拟计算与试验分析相结合,为消声器的结构优化设计开辟了新途径。
作者首先对消声器的压力损失进行研究。运用Pro/Engineer建立了消声器的三维模型,并将其导入到Fluent的前置软件Gambit进行网格划分,设定计算的边界条件。然后对模型进行CFD模拟计算,通过消声器的流场分析,研究了消声器结构对压力损失的影响。计算结果表明,增大消声器第一腔的长度有利于减缓高速气流的扰动,减少涡流强度;扩大出口管直径可防止因出口气流流速过大而引起的再生噪声,同时还能降低排气阻力。根据模拟计算结果评价了消声器设计的几个关键因素,并对消声器的结构设计进行优化,进一步研究结构参数优化对消声器性能的影响。
在压力损失研究的基础上,应用比利时LMS公司开发的Sysnoise声学分析软件对消声器的消声性能进行模拟计算。通过对优化前后消声器消声频谱图的对比分析,结果表明:以流场数值分析为指导可对消声器的压力损失进行优化,而且不会使消声器的消声性能明显变差,通过数值模拟计算分析对消声器进行优化设计是可行的。