基于气流反相对冲原理降低内燃机排气消声器气流速度的研究

内燃机最主要的噪声源是排气噪声，安装排气消声器是降低排气噪声最直接有效的方法。影响消声器性能最关键的因素是消声器内气流的速度，若气流速度高，消声器的消声性能会下降、排气背压增高，并产生气流再生噪声，因此降低消声器气流速度具有决定性的意义。本项目提出一种基于气流反相对冲降低消声器气流流速的新原理，并利用模拟与试验相结合的方法，研究基于这种新型原理消声单元的消声性能及空气动力学性能，建立其与输入参数（消声器入口气流速度等）、消声单元结构参数之间的关系，为研究这种新型原理消声单元的设计理论及优化设计方法奠定基础。该项目可望探索出一种内燃机排气消声器的新型设计理论，最终研究出既消声性能好又排气阻力低的消声器作为换代产品，且其设计理论可推广到通风、换气等其它用途的气流消声器上，具有普遍意义和广阔的应用前景。

内燃机最主要的噪声源是排气噪声，而安装排气消声器是降低排气噪声最直接有效的方法。影响消声器性能最关键的因素是消声器内气流的速度，若气流速度高，消声器的消声性能会下降、排气背压增高，并产生气流再生噪声，因此降低消声器内气流速度具有决定性的意义。本项目提出一种基于气流反相对冲原理降低消声器内气流流速的新原理，并利用模拟与试验相结合的方法，研究基于这种新型原理消声单元的消声性能及空气动力学性能。空气动力学性能的研究主要包括利用试验及数值模拟的方法，研究气流反相对冲消声单元气流的速度分布、阻力损失等；声学特性的研究主要包括利用试验及数值模拟的方法，研究气流反相对冲消声单元频率特性和传递损失，揭示其消声机理，建立消声特性与结构参数间的关系。取得了如下结论：. 针对一种结构的气流反相对冲消声单元建立了物理模型，并利用声辐射理论，对其声学特性进行了数学建模和分析，推导出了此新型消声单元传递损失的理论模型，建立了消声性能与其结构参数之间的关系，为基于该原理的新型消声单元的设计及优化提供了理论依据。以CG25型单缸柴油机为样机，设计试制了三种不同参数的反相对冲消声器，并与不装消声器及样机原装消声器下的排气噪声进行了比较分析，验证了该新型消声单元的消声理论。. 对另外两种结构的分流气体对冲消声单元建立了仿真模型，利用计算流体力学技术对其在设定入口流速下的流场进行了仿真，分析了其内部气体的流动特性和压力分布特性，并在自制的消声器试验台上进行了试验验证，证明了新型分流反相对冲排气消声单元原理及模拟分析的正确性。 从消声单元内部压力场图和流场迹线图可知，此分流反相对冲排气消声单元由于结构的要求，气体经过分流对冲管时，在对冲区域附近产生了湍流，会造成能量损失，而且也会引起湍流噪声。. 自行研制了消声器专用试验系统，该系统由气流发生装置和噪声产生装置两部分组成，可对消声单元或消声器进行空气动力特性及全频带声学特性试验。并对消声器试验台本身的振动特性和声学特性进行了测试分析，证明其可满足测试要求。.该项目为研究一种新型内燃机排气消声器设计理论奠定基础，且其成果也可推广到通风、换气等其它用途的气流消声器上，具有普遍意义和广阔的应用前景。