柴油机排气净化消声装置流场与声学特性研究

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1、TheflowfieldandacousticcharacteristicsresearchonexhaustcatalyticmufflerdeviceofsinglecylinderdieselenginebyCHENWeiB.E.(HuNanInstituteofTechnology)2012AThesissubmittedinpartialsatisfactionoftheRequirementsforthedegreeofMasterofEngineeringinMechanicalEngineeringinShaoyangUniversitySupe

2、rvisorProfessorFuJunOctober,2014摘要单缸柴油机具有良好的动力性、经济性以及结构简单、低成本等特点而被广范使用于农村地区。随着其市面保有量的增加，碳烟及噪声所造成的环境污也越发严重。伴随日益严格环境法规的提出，噪声限值和污染物排放限制都达到更加严格的水平，因此必须对农用柴油机采取切实可行的净烟、降噪措施。同时农用柴油机上尾气排放长期以来未受到足够重视，甚至一些农用柴油机依旧没有采取尾气净烟措施，且安装的消声器存在消声效果不佳的问题。因此针对农用单缸柴油机设计具有微粒净化和尾气消声效果的装置有非常重要的经济和社会效益。本文以湖南省高校

3、创新平台开放基金项目（12K130）和企业委托项目（柴油机排气净化消声系统的研发）为依托，针对我国量大面广的175系列农用单缸柴油机为具体研究对象，以高捕集效率、低噪声为出发点，提出微粒捕集和降噪性能一体化设计的理论方案，设计并加工出一套低成本、结构简单且便捷拆装的新型排气净化消声装置。通过搭建新型净化消声装置试验台架，详细考察其在发动机负荷特性下的声压、油耗率和烟度等数据，同原消声器对比，净化消声装置在不影响发动机各项性能的前提下，碳烟捕集和消声效果良好，验证了仿真模型的正确性以及设计方案的可行性。同时，基于Fluent和LMS软件联合仿真研究消声器流场和消声

4、特性；通过数值仿真得到其得到内流场的速度、压力云图和声压云图、传递损失图，并计算出相应的压力损失和各频段的传递损失值，进而对比分析了原消声器和新型净化消声装置的流场特性及声学特性；最后针对隔板孔密度、长短轴比值和长径比结构因子对消声器的流场及声学特性影响规律进行了探讨研究，为后续进一步改进提供理论依据。关键词：柴油机；净化消声装置；流场特性；声学特性IAbstractSinglecylinderdieselengineshaveagoodpowerperformance,fueleconomy,simplestructureandlowcostwhichhave

5、beenwideusedinruralareas.Withitsincreaseofownershipinthemarket,environmentalpollutioncausedbythesootandnoiseisincreasinglyserious,inadditionalongwiththeincreasinglystringentenvironmentalregulations,noiseandpollutantemissionlimitshavebecomemorestrict.Thereforethefeasiblenetsmokeandnoi

6、sereductionmeasuresmustbeadoptedforsinglecylindersmalldieselengines.Sofartheexhaustemissionofsmallsinglecylinderdieselenginehasnotreceivedenoughattentionforalongtime,evensomesmallsinglecylinderdieselenginearestillnotnettakeanypurificationmeasures,andtheinstallationofmufflerhavethepro

7、blemofpoornoiseeliminationeffect.Sodirectatthesinglecylindersmalldieselenginestodesigndevicewiththeeffectofparticlepurificationandexhaustsilencerwhichhasaveryimportanteconomicandsocialbenefits.ThisarticleisfinanciallysupportedbytheInnovationPlatformOpenFoundationinHigherEducationalIn

8、stitutionsof