汽车排气系统机械性能试验方法研究汽车排气系统机械性能试验方法研究摘要：本文从流体性能、声学性能两个方面对汽车消声器总成的消声性能进行了分析，具有一定的理论价值和实用价值。关键词：汽车；消声器；消声；分析：U467.4+8文献标识码：A1流体性能的分析1.1消声器模型的建立发动机燃烧废气经前消声器进入后消声器入口管，少部分气体由入口管小孔进入后消声器第一腔，然后从出口管流出；大部分气体则由后消声器入口管直接进入第二腔，然后经由第一腔隔板进入第一腔后再从出口管流出，后消声器第三腔是吸声材料，一般认为气体是不能通过的，只有声波可以通过。1.2流体性能分析流体对声学性能的影响主要体现在以下几个方面：针对阻性消声材料，气流对消声器有声衰减作用；气流速度过高也会产生再生噪声，影响消声器的插入损失；同时，流体除了影响消声器声学性能外，在本身流动过程中也会有一定的压力损失，造成发动机功率下降，所以消声器的流场分析也是消声器研究性能之一。消声器总成Ⅰ的前消声器横截面积较小，结构单元简单，流体流场的温度梯度、压力梯度变化不大，为了提高计算效率，对前消不做流体分析，以后消作为流场研究的重点，研究其温度、流速变化和压力损失。①后消有限元模型的建立在进行有限元计算之前，首先要进行模型网格的划分。利用UG建立消声器三维模型，导入Hypermesh进行网格划分。划分网格时，如果划分的过密则会大大影响求解速度；如果划分过稀，将影响求解精度。因此，为了保证精度和计算速度，在穿孔管处进行网格细化，并且面网格用标准的三角形网格，以提高体网格的质量。图2为消声器总成Ⅰ后消体网格生成图，生成的网格数为90191。②后消声器流体分析边界条件的施加流场计算选用了Gambit和Fluent软件，该软件可以模拟包括流体流动、传热以及一些附加的物理化学反应。它采用的离散方法是基于有限元的有限容积法。排气系统中气体特性，不需要考虑管壁的结构振动，建模时只建立内腔流体网格。1）流体材料；常温常压下的理想空气来代替排出的废气。声波在800K（500度左右）时的声速为674.96m/s，其中T为绝对温度。消声器内部最高流速为157m/s，小于可压缩和不可压缩气体的经验界限值0.3马赫数(0.3*674.96m/s=202.48m/s)，即可认为在这些工况下，消声器内部气体的流动可以看作是不可压缩的。2）湍流模型；湍流(Turbulence)，也称为紊流，是一种高度复杂的非稳态三维流动，也是一个非线性的复杂过程。本节的流场分析采用了标准的k-ε模型。---本文来源于网络，仅供参考，勿照抄，如有侵权请联系删除---3）管壁（wall）为光滑、非渗透性的，管壁没有滑移（没有运动，没有壁面速度），即流体在壁面边界上的速度设为0。参考一般汽车消声的后消性能参数，消声器入口处流速为20m/s，其入口速度大小的设置并不影响流场速度梯度的分布，改进前后在同一个边界条件下进行仿真分析，是具有可对比性的；进气温度为800K，出口处绝对压力为101000Pa，这里加的是相对大气压的参考压力0Pa。③消声器流场分析消声器流场计算结果包括消声器的速度、温度和压力分布。下面分别对它们的分布特点进行阐述。1）温度场分布最高温度为入口温度800K，温度较小出现在消声器尾端420K左右，其中在消声器第二腔插入管与隔板正对处，温度梯度较小，整个后消声器的平均温度在620K左右。2）压力场分布流场压力在消声器第一腔第二腔变化梯度并不大，主要压力损失是由插入第二腔的插入扩张结构引起，如果能减小插入管的长度，理论上应该能对压力损失有减少作用。在仿真边界下，整个消声器压力算是在400Pa左右，符合一般消声器压力损失的数量级。3）流场速度分析由于流场速度影响消声器的再生噪声，通过流体仿真可以做定性的分析，通过对比优化前后的速度，衡量再生噪声是否增加。流速较大的地方在消声器插入管处，其他空间流速都很低，且从入口的最大流速到出口流速，流速的变化并不算大，这也是压力损失较小的原因之一。考虑气体流动和不考虑气体流动时的消声器传递损失变化较小，一般流速对消声特性影响不大，只是使大部分频率上消声量稍有下降，频率特性上基本上...