消声器声-固耦合数值仿真与特性分析

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1、分类号：密级：ＵＵＤＣ：编号：工学硕士学位论文消声器声－固耦合数值仿真与特性分析硕士研究生：杨润佳指导教师：季振林教授？学科、专业：动力工程论文主审人：靳国永教授哈尔滨工程大学２０１８年６月分类号：密级：ＵＤＣ：编号：工学硕士学位论文消声器声-固耦合数值仿真与特性分析硕士研究生：杨润佳指导教师：季振林教授学位级别：专业硕士学科、专业：动力工程所在单位：动力与能源工程学院论文提交日期：2018年5月论文答辩日期：2018年6月学位授予单位：哈尔滨工程大学ClassifiedIndex:U.

2、D.C:ADissertationfortheDegreeofM.Eng.NumericalSimulationandCharacteristicsAnalysisforSound-StructureCouplingofSilencersCandidate:YangRunjiaSupervisor:Prof.JiZhenlinAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:PowerEngineeringDateofSubmission:May,2018DateofO

3、ralExamination:June,2018University:HarbinEngineeringUniversity消声器声-固耦合数值仿真与特性分析摘要进排气噪声是内燃机最主要的噪声源，控制内燃机进排气噪声最简单的措施就是采用消声器。通常，在进行消声器声学性能计算时，默认壳体为刚性壁面，忽略了消声器壳体向外辐射的声能量，即只考虑声波通过管口的辐射。实际上，当消声器尺寸比较大、壳体比较薄时，消声器出口的辐射噪声级与壳体辐射的噪声级相差不大，此时消声器壳体的辐射噪声不能被忽略，需要建立考虑声-固耦合效应的消声器声学性能计

4、算方法，进而分析结构对消声器声学特性的影响规律。本文以两级膨胀腔消声器和三通穿孔消声器为研究对象，首先建立消声器内部声腔模型，使用声学有限元法计算消声器的传递损失和声学模态，并得到消声器内部声压分布云图。然后建立消声器壳体的结构模型，使用结构有限元法计算并分析消声器的结构模态。最后，建立消声器内部声腔-壳体-外部声场的有限元-无限元计算模型，进行声-固耦合计算得到消声器的传递损失。通过对比刚性壁模型计算结果与声-固耦合模型计算结果，分析声-固耦合效应对消声器声学特性的影响。详细研究了材料厚度对消声器传递损失的影响，为消声器声学

5、性能计算时是否需要考虑声-固耦合效应提供指导。通过声-固耦合计算可以得到消声器壳体辐射噪声级和出口辐射噪声级，进而通过对比分析二者的贡献度。针对壳体较薄的消声器，取外部观测点，采用格林函数分析法，可以得到消声器壳体各单元对观测点声压级的贡献量。对贡献量大的结果进行适当加厚或者敷设阻尼材料，可以减少消声器的壳体辐射噪声，从而改善消声器的总体声学性能。关键词：消声器；声-固耦合；数值计算；传递损失；特性分析消声器声-固耦合数值仿真与特性分析AbstractIntakeandexhaustnoiseisthemainsourceof

6、internalcombustionenginenoise.Thesimplestmeasuretocontroltheintakeandexhaustnoiseofaninternalcombustionengineisusingasilencer.Usually,thetransmissionloss(TL)isobtainedwithoutconsiderationoftheshellnoise,andtherigidwallisassumedforasilencerstructure.Infact,whenthesiz

7、eofthesilencerislargeenoughandtheshellisthinenough,theshellnoisecouldbehigherthanthepipeterminationradiatednoise,theshellnoiseshouldnotbeignored.Therefore,itisnecessarytoestablishthecomputationalstrategywithconsiderationofthesound-structurecouplingtoinvestigatetheef

8、fectsofstructureontheacousticcharacteristicsofsilencers.Inthisthesis,twotypicalsilencers:amarinedoubleexpansionchambersilencerandanautomot