横流穿孔管消声器声学及阻力特性的数值分析.pdf

第34 卷 第4 期 燕山大学学报 Vol. 34 No. 4 20 10 年7 月 Journal of Yanshan University July 2010 文章编号： 横流穿孔管消声器声学及阻力特性的数值分析 * 徐 磊，刘正士，毕 嵘 （合肥工业大学 噪声与振动工程研究所，安徽 合肥 230009） 摘 要：横流穿孔管消声器具有较宽的消声频带和良好的消声性能，被广泛应用于汽车排气噪声控制。本文应 用三维数值分析方法，研究了横流穿孔管消声器的声学及阻力特性。得出如下结论：穿孔率是影响声学和阻力 损失的最重要参数；穿孔直径对声学性能影响较小但对阻力损失影响较大；膨胀腔尺寸和气流速度的改变对声 学和阻力损失都产生一定的影响。 关键词：横流穿孔管消声器；消声性能；阻力损失；数值分析 中图分类号： 文献标识码： ： 孔管消声器，应用有限元和有限体积数值分析方法 0 引言 研究了结构参数对声学和阻力特性的影响。 汽车排气系统中，声波和气流在消声器内是同 时向外传播的，因此声学性能和空气动力性能成为 汽车排气消声器最重要的两项性能指标。声学性能 是指在给定的频率范围内对排气噪声的衰减程度， [ ] 1 通常要求在较宽的频率内具有足够高的消声量 。 空气动力性能反映的是消声器对气体流动的阻力 状况，阻力过大会造成排气背压升高，从而降低了 内燃机的输出功率，增大耗油量，甚至使内燃机不 [ ] 2 图1 横流穿孔管消声器立体结构图 能正常工作 。优良的消声器应具有足够高的消声 量和尽量低的流动阻力损失。横流穿孔管消声器因 Fig. 1 Three-dimensional structure figure of cross-flow 具有较宽的消声频带和良好的消声性能, 被广泛应 perforated tube silencer 用于内燃机排气噪声控制。在横流穿孔管消声器 （如图1 所示）中，气流和声波必须穿过进口管壁 面上的小孔，进入膨胀腔，然后再穿过出口管壁面 上的小孔，才能排出 （如图2 所示）, 这样气流和 声波的传播阻力要远大于一般抗性消声结构，在获 图2 内部气流流动状态 得良好消声性能的同时，也带来了较高的阻力损 Fig. 2 State of internal air flow 失。目前，关于横流穿孔管消声器的研究较少，仅 [ ] 发现文献 3 对其声学性能进行了研究，并提出 1 声学性能的数值分析 [ ] 一种仿真方法，文献 4 讨论了部分结构参数对 阻力损失的影响。为深入了解横流穿孔消声结构的 消声器的声学性能一般用指定频带内的消声 声学和阻力特性，本文选取图1 所示的典型横流穿 量来表征。因传递损