柴油发动机排气消声器的性能仿真优化设计

作     者：蔡杰 

作者单位：桂林电子科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：龙芋宏

授予年度：2015年

学科分类：080704[工学-流体机械及工程] 082304[工学-载运工具运用工程] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 080204[工学-车辆工程] 0802[工学-机械工程] 0823[工学-交通运输工程] 

主      题：汽车发动机 排气消声器 性能仿真 优化设计 噪声控制 

摘      要：汽车产业作为我国经济发展中不可或缺的重要组成部分，其健康快速的发展将会提升我国经济未来的发展潜力。随着汽车产业的快速增长，汽车噪声污染问题对我国环境的威胁日益严重，已经引起了社会足够的重视。在众多的汽车噪声源中，发动机排气噪声始终占据主导地位，针对排气噪声的问题，进行加装消声器是最直接和最有效的实际措施。在实际设计问题中，兼顾消声性能和功率损失两者的优化消声器，已经成为汽车噪声控制课题中主要的研究目标。 首先，本文阐述了汽车噪声污染在社会生活中的危害，表明发动机排气噪声是汽车噪声的重要组成部分，介绍了课题的研究依据与意义，接着回顾了国内外有关消声器研究的发展历程，并且对本文所要完成的主要内容进行说明。 其次，运用优秀的发动机模拟软件 GT-Power，分别对发动机整机和原排气消声器单元建立仿真分析模型。设置发动机排气系统出口参数作为消声器入口的边界条件，使消声器的工作状况更贴近工程实际。将发动机与原消声器进行联合仿真分析，结合匹配套件中的后处理软件GT-Post，根据一维有限元理论，对联合模型在声学领域进行仿真分析，分析原消声器在联合模型中的声学性能，探究原消声器对消声量和发动机性能的综合影响。 随后，在匹配套件消声器设计软件GEM3D中，结合前人所提出的消声器优化设计理论方法，对原消声器的消声性能做进一步的优化，设计结构合理，性能良好的消声器，并在相关声学仿真分析中加以验证。 最后，为了验证消声器满足整车车外加速噪声国家法规要求，借助整车工况模拟组件，建立整车模型，模拟全功率加速工况下的排气口噪声频谱，证明了优化改进设计的有效性，达到预期设计目标。