引入CAE技术的消声器设计.pdf

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1、·引入CAE技术的消声器设计·文章编号：1002—4581(2009)01—0013—03引入CAE技术的消声器设计彭菊生，郑立江PENGJu—sheng，ZHENGLi-jiang(重庆交通大学，重庆400074)摘要：设计性能优良的消声器是控制机动车辆排气噪声切实有效的降噪措施。常规消声器设计方法效率偏低。随着CAE技术的发展。消声器设计变得可以数字化、可视化，大大缩短了消声器的设计周期，减少了成本投入。通过三维实体建模、有限元分析、边界元计算，找到一条快速便捷可靠的消声器设计新思路。关键词：CAE技术

2、；消声器设计；有限元分析；边界元分析中图分类号：U473．9文献标识码：A传统的方法有着诸多优势，不但适用于任何具有0概述复杂外形的消声器，而且解决问题的速度快、精度高、周期短，分析结果可视化等，使消声器设计在城市环境中，交通噪声是辐射最强、影响变得可以数字化、可视化，大大缩短了消声器的面最广的污染源。而机动车辆噪声中，排气噪声设计周期，减少了成本投入。文中采用后者，即三是其主要的噪声源，它通常比其它噪声高10～维数值方法进行对消声器的分析设计，选用15dB(A)。设计性能优良的消声器是控制机动车PROE建

3、立几何模型，利用ANSYS软件划分有辆排气噪声切实有效的降噪措施。因此提高消声限元网格，用SYSNOISE和FLUENT软件进行后器性能、改进消声器的设计是噪声控制的迫切要处理分析。求。设计消声器的传统方法主要是声传递矩阵1引入CAE技术的消声器设计流程法，它是利用如扩张腔、穿孔管、穿孔板、内插管等等典型的单元声学特性设计抗性消声器，如果将CAE技术引入消声器设计过程中，依据再结合吸声材料的吸声特性还可设计阻性或阻实际工作情况，确定消声器设计流程(如图l所抗复合式消声器，最后靠实验检验实际效果。目示)。前声

4、传递矩阵法的适用范围仍限于一维平面波传播，无法考虑高次谐波效应。1．1确定消声器结构形式和模型尺寸但是由于实际的排气消声器一般具有复杂消声器设计是有针对性的，所以在设计之的消声结构，其内部的声波本质上是三维的，这初，应当首先确定发动机的参数，再根据整车造时的一维理论便不再适用，而应采用更加精确的型需要初步确定消声器外形，然后根据消声器二维、三维理论来进行分析。而随着计算机技术设计的一般技术要求和待降噪设备噪声特性，的日新月异，数值方法也随之兴起，综合运用专初步选定消声器的基本参数(如目标消声量业软件进行数值

5、模拟计算分析，已经成为诸多设等)、结构形式和模型尺寸。此外消声器的外型计者的首选，比如有限元法、边界元法等，它们较应当与整车造型协调一致，同时安装尺寸满足·13··引入CAE技术的消声器设计·图3三维实体模型图4声学有限元模型声学模型的建立方法一般有两种。一种是将声学单元与固体单元耦合建立声一固耦合模型；一种是单独建立声学模型。建立声一固耦合单元虽然可以较好地逼近实际情况，但是所需要的一些辅助条件要远远超过单独建立声学模型。所以，文中建立单独的声学模型以进行消声器的性图1引入CAE技术的消声器设计流程能分析

6、。将PRO／E建立好三维实体模型导人有限元分析软件中，进行网格划分，得到声学有限整车装配要求。元模型如图4所示。例如实验测定某250型发动机排气噪声主要呈低频脉动气流噪声，根据该发动机排气频1．3消声器性能评价谱和降噪要求初步确定消声器尺寸(如图2所大消声量和低压力损失是设计消声器时主示)。要考虑的两个参数。1-3．1消声量消声量中两个主要参数是插入损失与传递出损失。口传递损失不依赖于消声器的工作环境，是消声器特有的参数，通常情况下都被用作消声器评A价的基本参数。使用边界元法是近年来新兴的方法之一。图2初步

7、确定的消声器尺寸将消声器声学模型导人边界元软件中，并对边界条件、材料属性1．2三维实体建模及声学有限元模型的建立和流体特性参数进计算机辅助设计(ComputerAidedDesign简行修改，计算该消声曼称CAD)是指工程技术人员以计算机为工具进器的传递损失。得到行设计活动的全过程：包括资料检索、方案构思、消声器传递损失如If甚l分析计算、工程绘图和编制技术文件等，是随着图5所示。1．3．2压力损失图5消声器传递损失计算机、外围设备及软件的发展而形成的一门综合性很高的新技术。压力损失与消声器结构形式、参数有

8、关，有根据已确定的结构形式及参数，利用CAD限元法在模拟消声器中气流流动时的速度、压力技术建立三维实体模型，文中利用PRO／E建立等方面具有强大的功能。使用有限元法可以较逼的模型如图3所示。(下转第38页)·l4··油一电混合动力客车动力系统平台的国内研究现状·车发展的关键技术，也是提高整车性能和降低成力电池、电器件以及整车的安全性也是混合动力本的重要发展方向。目前，在混合动力系统平台系统中不可忽视的问题。上使用