汽車排氣消聲系統(tǒng)數(shù)值仿真與設(shè)計研究.pdf

1、排氣系統(tǒng)是汽車的重要組成部分，良好的排氣系統(tǒng)要求具有背壓(或阻力損失)低和消聲量高等特點。本文使用GT—POWER軟件建立了汽油機(jī)和排氣消聲系統(tǒng)的仿真模型，進(jìn)而研究消聲器的聲學(xué)特性和排氣系統(tǒng)對發(fā)動機(jī)性能的影響。 在室溫?zé)o流和高溫有流兩種情況下，計算了兩種抗性消聲器的傳遞損失。通過將計算結(jié)果和實驗測量結(jié)果進(jìn)行比較，考查了GT-POWER軟件計算消聲器聲學(xué)性能的準(zhǔn)確性和適用性。在平面波范圍內(nèi)，GT-POWER軟件能夠準(zhǔn)確地預(yù)測消聲器

2、的傳遞損失；但在頻率極低時，由于該軟件的計算方法存在缺陷，使得計算結(jié)果失真；而在接近于截止頻率的高頻范圍內(nèi)，只能預(yù)測出傳遞損失的大致變化趨勢。氣流速度和溫度對消聲器的聲學(xué)性能有很大影響。隨著氣流速度的增加，消聲器的傳遞損失曲線向低頻方向移動。隨著介質(zhì)溫度的升高，消聲器的傳遞損失曲線向高頻方向移動。之后，還計算了三元催化轉(zhuǎn)化器的傳遞損失，并將GT—POWER軟件計算結(jié)果和頻域法計算結(jié)果、實驗測量結(jié)果進(jìn)行比較。由對比分析可知GT—POWER

3、軟件計算值存在一定的誤差，這主要是由于實際載體毛細(xì)管的形狀和軟件默認(rèn)的形狀不一致，以及軟件計算細(xì)管聲阻抗的公式存在缺陷造成的。 在室溫和高溫兩種工況下，使用GT-POWER軟件計算了上述兩種抗性消聲器的阻力損失，并將預(yù)測結(jié)果和FLUENT軟件的計算結(jié)果進(jìn)行比較，詳細(xì)分析了GT-POWER軟件計算結(jié)果中誤差產(chǎn)生的原因，并給出了相應(yīng)的修正方法。氣流流速和溫度對消聲器的阻力損失有很大影響。隨著氣流速度的增加，消聲器的壓力損失迅速增大，

4、與速度的平方成正比。隨著氣流溫度的升高，消聲器的壓力損失迅速降低，壓力損失曲線仍然呈二次曲線型。而后，對三元催化轉(zhuǎn)化器在室溫和高溫兩種工況下的阻力損失進(jìn)行了計算。結(jié)果表明，室溫時三元催化轉(zhuǎn)化器的壓力損失主要由載體壓力損失和局部阻力損失組成，高溫時三元催化轉(zhuǎn)化器的壓力損失主要是載體壓力損失。 在此基礎(chǔ)上，使用前面分析的三元催化轉(zhuǎn)化器和兩種抗性消聲器組建了排氣系統(tǒng)，并與發(fā)動機(jī)模型耦合計算了消聲器和組合結(jié)構(gòu)的插入損失，以及消聲器和組合