下载文档原格式
船用柴油机排气消声器声学性能预测的边界元法及实验研究的开题报告一、研究背景及意义船用柴油机是船舶动力系统的关键组成部分之一，其运行时会产生噪声污染，对船舶员工和周边环境都有一定的危害。
因此，对船用柴油机的噪声控制是必要的。
而柴油机的排气消声器是降低噪声的一种常见方法，其声学性能直接影响消声效果。
目前，船用柴油机排气消声器声学性能的研究大多采用实验手段，这种方法成本高、周期长，且无法进行全面的声学参数分析，因此亟需开展相关的理论研究。
边界元法是一种应用普适性广的求解声学问题的方法，其能够准确有效地计算消声器的声学性能。
因此，本研究拟采用边界元法对船用柴油机排气消声器的声学性能进行预测，并结合实验对预测结果进行验证，为设计船用柴油机排气消声器提供理论基础。
二、研究内容及方法本研究将从以下几个方面展开：1. 船用柴油机排气消声器的声学特性研究：包括消声器的声学参数、消声器内部的流场分布以及噪声源的分析等。
2. 边界元法在船用柴油机排气消声器声学性能预测中的应用：采用PML（完美匹配层）边界处理方法，建立船用柴油机排气消声器的边界元模型，对其声学特性进行模拟计算，并得出预测结果。
3. 船用柴油机排气消声器实验研究：通过在实验室内建立模拟的工况和环境，对船用柴油机排气消声器进行实验，获取其声学特性数据，并与模拟结果进行对比分析，验证边界元法的准确性。
4. 基于声学优化的消声器设计：结合预测结果和实验验证，针对消声器中存在的问题，对其结构进行优化设计，提高消声效果。
三、预期成果本研究预计可以得到以下成果：1. 船用柴油机排气消声器声学参数的分析，为后续研究提供基础。
2. 基于边界元法的船用柴油机排气消声器声学性能预测模型，提高研究效率与计算准确性。
3. 船用柴油机排气消声器实验仪器的搭建和实验测试数据。
4. 为船用柴油机排气消声器的设计提供有用的理论指导，提高其噪声控制能力。
四、研究难点1. 消声器内部复杂的流场分布和声场分布无法直接解析，需要采用计算流体动力学和边界元法等方法进行分析和计算。
2018年（第40卷）第2期汽车工程Automotive Engineering2018(V〇1.40)N〇.2doi： 10.1956^^j.chinasae.qcgc.2018.02.008汽车排气系统声学性能快速预测方法的研究张杨，邓兆祥，温逸云(重庆大学，机械传动国家重点实验室，重庆400044)[摘要]有限元分析结果表明，排气系统中的连接管道，尤其是其长度对系统整体声学性能有较大影响，而对该影响的机理研究发现，主要由于连接管道中人射与反射声波的相互作用影响了系统的声学特性，使排气系统传声损失产生较大变动。
据此提出了一种可快速预测消声器用管路连接后整体声学性能的仿真方法。
最后，将该方法应用于某量产排气系统的声学性能分析，试验结果验证了该方法的工程适用性。
关键词：排气系统;消声器;连接管道;传声损失A R e s e arch o n a R a p i d Prediction S c h e m e for the AcousticPerfor ma nc e of Automotive Exhaust Sy stemZhang Y a n g,Deng Zhaoxiang &W e n YiyunChongqing University，State Key Laboratory of Mechanical Transmission，Chongqing400044[Abstract]The results o f f i n i t e element analysis show that the connecting pipes in exhaust system，in particular their lengths have a great influence on the acoustic performance o f exhaust system，and the study on the mechanism o f that influence reveals that the main cause i s the interaction between incident and reflected sound waves in the pipe，which affects the acoustic characteristics o f the system，leading t o significant changes in the transmission loss o f exhaust system.On these bases，a simulation scheme i s proposed t o rapidly predict the overall acoustic performance o f exhaust system consisting o f mufflers connected by pipes.Finally，the scheme proposed i s applied t o the acoustic performance analysis o f a production exhaust system and the t e s t results verify i t s engineering adaptability o f the scheme.Keywords:exhaust system;muffler;connecting pipe;transmission loss刖言加装排气消声器是降低汽车噪声最有效的手 段，因此设计出与排气噪声相匹配的排气系统意义 重大[|]。
科学与财富前言：现代社会发展中，汽车排气噪声成为影响人们正常生活的不良因素之一，究其根本，主要是受到汽车排气消声系统的影响，消声器作为汽车不可缺少的一部分，其性能好坏直接决定其噪声高低。
因此，加强对汽车排气消声器性能及声学特性的研究具有重要意义。
一、排气消声器性能评价方法消声器作为一种能够有效阻挡声音传播，且能够确保气流顺利排出的设备，是汽车不可缺少的一部分。
目前，汽车排气消声器主要包括三个类型：阻性、抗性及排空三种消声器，其中抗性消声器应用范围比较广，本文主要结合抗性消声器进行性能预测。
针对消声器性能评价指标主要包括消声、空气动力及机械性能评价。
传统排气消声器性能评价方法主要采取传递矩阵法，并将其作为基础，构建插入损失及压力损失模型，为排气消声器性能评价奠定坚实的基础，通过消声器性能测试，了解和掌握其消声实际情况，能够更好地指导设计人员进行优化设计[1]。
二、排气消声器性能评价模型构建由于传递矩阵法需要大量试验研究给予支持，缺少优化设计，在设计方面存在一定局限性，使得体积偏大，不仅严重浪费物力、人力，而且在很大程度延长了开发周期，且设计效果不尽人意。
基于此，本文主要结合VB 和MATLAB进行软件评价模型设计，并从两个方面入手：（一）插入损失方面针对消声器插入损失计算，要将各个消声元件传递矩阵及总矩阵结合到一起，且为了方便调试程序等工作，将插入损失计算涉及的数据信息，存放至数据库当中。
由此可见，插入计算子模块主要包括总传递矩阵子模块及计算消声器插入子模块两部分。
在具体性能评价过程中，针对特定的频带中心频率，计算各个元件元件传递矩阵流程为选择声学元件类型———选择对应数据库———计算传递矩阵三个环节。
通过这三个环节，能够有效节省人力、物力，以最少投入，最快得出相应结果，进而实现插入损失试验目标。
（二）压力损失方面一般情况下，压力损失主要包括气流与管壁之间的摩擦、消声系统结构发生变化两方面，针对排气消声系统压力损失计算，主要按照以下流程图，如图1。
柴油机排气净化消声器总体性能研究的开题报告一、选题背景随着工程机械和汽车数量的不断增加，柴油机排放的废气已经成为了一个重要的环境问题。
柴油机排放的主要污染物包括氮氧化物（NOx）、二氧化碳（CO2）、颗粒物（PM）等，其中颗粒物对环境和人体健康的影响尤为显著。
为了减少柴油机排放的废气对环境和人类健康造成的负面影响，发展高效的柴油机排气净化技术是非常必要的。
其中，消声器作为柴油机排气净化的一个重要组成部分，不仅可以减少排气噪声，还可以过滤掉颗粒物等有害物质。
二、研究目的和意义本研究旨在探究柴油机排气净化消声器的总体性能。
具体来说，研究将从消声效果、颗粒物过滤效果、空气动力学性能等多个方面展开，旨在为柴油机排气净化这一重要领域的进一步研究提供参考和支持。
三、研究内容和方法本研究将基于柴油机排气净化消声器的理论分析，采用数值计算和实验测试相结合的方法，探究柴油机排气净化消声器的总体性能。
具体分为以下几个方面：1. 消声效果研究：采用声学测量仪，测试消声器的消声效果，并对影响消声效果的因素进行分析和优化；2. 颗粒物过滤效果研究：采用颗粒物浓度测试仪，测试消声器对颗粒物的过滤效果，对消声器内部的颗粒物沉积、滤芯等因素进行优化；3. 空气动力学性能研究：采用流场可视化技术，研究消声器的气动特性，对消声器的内部结构和设计进行优化。
四、研究预期成果通过本研究，我们预期可以获得以下几个方面的成果：1. 建立柴油机排气净化消声器总体性能评价体系；2. 探究消声器的消声效果和颗粒物过滤效果之间的关系；3. 对消声器内部的结构和设计进行优化，提高其总体性能；4. 为柴油机排气净化这一重要领域的进一步研究提供参考和支持。
第一部分：柴油机消声器设计原理一、阻性消声器的原理阻性消声器是利用吸声材料的吸声作用，使沿管道传播截面积的改变或旁接共振腔等在声传播过程引起声阻抗的改变，产生声能的反射与消耗，从而达到消声目的的消声装置。
其主要原理是利用多孔吸声材料来降低噪声。
把吸声材料固定在气流通道的内壁上或按照一定方式在管道中排列，就构成了阻性消音器。
当声波进入阻性消声器时，一部分声能在多孔材料的孔隙中摩擦而转化成热能耗散掉，使通过消声器的声波减弱。
阻性消音器器就好像电学上的纯电阻电路，吸声材料类似于电阻。
因此，人们就把这种消声器称为阻性消声器。
阻性消声器对中高频消声效果奸、对低频消声效果较差。
阻性消声器形式种类很多，目前用在机房低噪声工程上的主要由直管式消声器和片式消声器两种。
其消声性能主要与通道形式、长度及吸声材料的性能有关。
直管式消声器是阻性消声器中最简单的一种。
二、阻性消声器设计技术要点：2.1、正确合理选择阻性消声器的结构形式对大风量大尺寸进排风要求场合宜选用片式消声器,对消声量要求较高,风压余量较大的进排风场合宜选用折板式或多室式消声器,对确少安装空间的场合可选用百页式消声器。
2.2、正确选用阻性吸声材料选择阻性消声器内的多孔吸声材料除了应满足吸声性能要求之外,还应注意防潮、耐湿、耐气流冲刷及净化等工艺要求。
通常采用离心玻璃棉和矿棉作为吸声材料，如有净化及防纤维吹出要求，则可采用阻燃聚氨脂声学泡沫塑料，对某些地下工程砖砌风道消声，则可选用膨胀珍珠岩吸声砖作为阻性吸声材料。
2.2.1 合理确定阻性消声器内吸声层的厚度及密度对于一般阻性直管式及片式消声器的吸声片厚度宜为50~100mm,对于低频噪声成分较多的管道消声,则消声片厚度可取150~200mm,而靠消声器外壳的吸声层厚度一般可取消声片厚度的一半;为减少阻塞比,增加气流通道面积,也可将片式消声器的消声片设计成一半为厚片,一半为薄片。
消声片内的离心玻璃棉或矿棉的密度通常应选24~48kg/m3,密度大一些对低频消声有利。
消声器的研究与试验方法消声器是一种用于降低噪声的装置，广泛应用于工业、交通、建筑等领域。
消声器的研究与试验方法是消声技术的重要组成部分，下面将从消声器的研究和试验两个方面进行介绍。
一、消声器的研究方法消声器的研究方法主要包括理论分析和实验研究两个方面。
1. 理论分析理论分析是消声器研究的基础，通过数学模型和计算方法对消声器的声学特性进行分析和预测。
常用的理论分析方法包括有限元法、边界元法、声学模拟等。
这些方法可以预测消声器的声学性能，优化消声器的结构和参数，提高消声器的降噪效果。
2. 实验研究实验研究是消声器研究的重要手段，通过实验验证理论分析的结果，评估消声器的降噪效果。
常用的实验研究方法包括声学实验、流体力学实验、结构实验等。
这些实验可以测量消声器的声学性能、流场特性、结构强度等参数，为消声器的设计和优化提供实验数据和依据。
二、消声器的试验方法消声器的试验方法主要包括声学试验和结构试验两个方面。
1. 声学试验声学试验是评估消声器降噪效果的主要手段，通过测量消声器前后的声压级差、声功率级差等参数，评估消声器的降噪效果。
常用的声学试验方法包括声压级测量、声功率级测量、声学透射损失测量等。
这些试验可以评估消声器的降噪效果，为消声器的设计和优化提供实验数据和依据。
2. 结构试验结构试验是评估消声器结构强度和稳定性的主要手段，通过测量消声器的振动、应力、变形等参数，评估消声器的结构强度和稳定性。
常用的结构试验方法包括振动试验、应力试验、变形试验等。
这些试验可以评估消声器的结构强度和稳定性，为消声器的设计和优化提供实验数据和依据。
消声器的研究与试验方法是消声技术的重要组成部分，通过理论分析和实验研究，可以优化消声器的结构和参数，提高消声器的降噪效果。
同时，声学试验和结构试验可以评估消声器的降噪效果和结构强度，为消声器的设计和优化提供实验数据和依据。
消声器消声性能测试消声器消声性能测试1. 实验要求掌握排气消声器消声特性测定方法。
消声器消声量通常用传递损失、插入损失来描述。
传递损失为消声器入口、出口处声功率级之差，插入损失为声源与同一测点消声器安装前后声压级之差。
如果不加说明，消声性能通常仅指插入损失。
评价消声效果除了测量插入损失外，通常还用倍频程或1/3倍频程测量消声器的频谱特性。
2. 试验仪器仪表、发动机1) DDM 型发动机综合试验台；2) 电涡流测功器；3) XXX 型发动机或消声器模拟实验台；4) 精密声级计和倍频程滤波器或1/3倍频程滤波器。
3. 实验装置安装1) 测量场地之外的较大障碍物，距离传声器不得小于3m 。
2) 传声器与排气口端等高，在任何情况下距地面不得小于0.2m 。
3) 传声器的参考轴应与地面平行，并和通过排气口气流方向且垂直地面的平面成45o方向上距离0.5~1m 处。
4. 实验步骤1) 在安装和不安装消声器的条件下，分别测定发动机在标定工况下的A 计权或C 计权声压级及1/3倍频程各频程声压级。
2) 测量前后，仪器应按规定进行校准，两次校准值相差不应超过ldB ，校准器准确度应优于或等于±0.5 dB 。
5. 数据整理1) 对数据进行本底噪声修正测量过程中，传声器位置处的背景噪声（包括风的影响）应比被测噪声低10 dB （A ）以上。
如果背景噪声比测量噪声低6～10 dB （A ），测量结果应减去表中的修正值。
若差值小于 6 dB （A ），测量无效。
修正值参见表7。
2) 按下式计算插入损失21L L L TL -= (32)1L ?不加消声器时的声压级；2L ?加消声器时的声压级。
柴油发电机排气消声器的声学性能研究摘要：作为最常用的备用电源之一的柴油发电机组，其中功率在200kW~250kW 的机组应用最为广泛，但它却常常会产生一百多分贝的噪声。
而它通常处在居民区附近，对附近居民的影响更为严重，因此如何控制和降低柴油发电机组产生的噪声成为亟待解决的问题。
关键词：柴油发电机；排气；消声器引言柴油发电机组的噪声主要包括柴油机的燃烧噪声、结构振动噪声、电磁噪声以及进、排气噪声。
由于柴油发电机处组于发电机房内，排气噪声是发电机房对外界环境的影响最主要的因素，因此发电机房的噪声治理关键在排气噪声治理。
在排气系统中安装消声器是降低排气噪声最重要、最有效的途径。
柴油发电机组的排量相对较大，因此根据其排量设计的消声器容积也较大。
消声器的声学性能用消声量（包括计权声级和各频带声压级的消声量）来表征。
消声量的量度主要有传声损失、末端减噪量、插入损失和声衰减量。
传声损失不依赖于消声器的工作环境，是消声器特有的参数，通常情况下都被用作消声器评价的基本参数。
由于消声器的结构较大且壁面较薄，因此声场与结构的耦合作用较为明显，这会影响消声器传声损失的计算。
1柴油发电机组噪声特性分析发动机是柴油发电机组的主要噪音源，因此，为降低柴油发电机组噪声总水平，应以控制发动机噪声为主要目标。
按噪声辐射的方式，发动机噪声源分为直接大气辐射和发动机表面向外辐射的两大类：1）直接向大气辐射的噪声源有进、排气噪声和风扇噪声。
2）发动机表面噪声是发动机内部的燃烧过程和结构产生的噪声，是通过发动机外表面以及与发动机外表面刚性连接的零件的振动向大气辐射的。
按发动机表面噪声产生的机理，又分为燃烧噪声和机械噪声：1）燃烧噪声为研究方便，把气缸内燃烧所形成的压力振动并通过缸盖和活塞—连杆—曲轴—机体的途径向外辐射的噪声称为燃烧噪声（是由于气缸周期性变化的压力作用而产生的，与发动机的燃烧方式和燃烧速度有关）。
2）机械噪声把活塞对缸套的敲击，正时齿轮、配气机构、喷油系统等运动件之间机构撞击所产生的振动激发的噪声称为机械噪声（是发动机工作时各运动件之间及运动件与固定件之间作用的周期性变化的力所引起的，它与激发力的大小和发动机结构动态特性等因素有关）。
乘用车用柴油机噪声声品质预测技术随着科技的不断进步和发展，乘用车使用柴油机已经成为了当今常见的驱动方式，它的高效和节能已得到了广泛的推广。
然而，由于柴油机存在噪声问题，已成为了乘用车在行驶过程中最大的噪声来源之一，为此需要一套高效、准确的柴油机噪声声品质预测技术。
柴油机噪声问题具有很高的复杂性，难以从单一的方面进行解决。
因此，预测柴油机噪声需要全面考虑各种影响因素，如发动机的结构设计、排气管的长度、车身的隔音效果等多个综合因素。
与传统的柴油机噪声判别方法不同，现在的预测技术能够考虑到更加全面的因素，准确地预测柴油机噪声水平，从而更好地满足用户的需求。
预测柴油机噪声的方法主要有两种：一种是基于经验模态分解的方法，另一种是基于神经网络的方法。
它们各自有着优缺点，但都可以通过大量的数据分析来确定最佳的预测方案。
经验模态分解是一种利用固有模式进行时间序列分解的方法，主要用于柴油机噪声信号的处理。
通过对柴油机噪声信号进行经验模态分解，可以将原始信号分解为若干个固有模式，每个固有模式对应于不同的频率和振幅，从而能够更好地预测实际的噪声信号。
神经网络则是一种非常常用的预测方法，能够通过学习大量的数据来得到复杂的映射关系，进而预测柴油机噪声水平。
它的预测精度较高，但在训练神经网络时需要大量的数据，成本也比较高。
在实际的应用中，为了提高预测准确度，需要最优化地选择各项因素的参数。
例如，在参数的选择中，需要考虑到修正公式参数的合理性，选择合适的特征参数，对数据进行规范化处理，以及固定激活函数等。
只有在参数优化过程中能够把各个因素的影响因素尽可能的纳入进去，才能够得到最好的预测结果。
在乘用车用柴油机噪声声品质预测技术的开发中，应该充分考虑到环保和车辆舒适性的问题，预测结果应能保证柴油机噪声不会对环境、驾驶者及乘客带来负面影响。
这是一项非常重要的工作，需要全面、系统的考虑各个因素，才能得到更加实用的预测技术。
总之，在乘用车柴油机噪声声品质预测技术的研发中，需要综合考虑多种因素，采用多种预测方法，需要对数据进行大量的分析和优化处理，才能得到最优的预测结果。
消声器的研究与试验方法消声器是一种用于降低噪音的装置，广泛应用于工业设备、交通工具、建筑物以及其他噪音源。
消声器的研究和试验方法可以帮助我们了解其噪音降低效果，并优化设计和应用。
一、消声器的研究方法：1.文献调研：通过查阅相关文献和资料，了解已有的消声器研究成果，掌握消声器的原理和应用领域。
2.数值模拟：利用计算机模拟软件，基于声学原理和流体力学原理，建立消声器的数值模型，分析声波的传播与衰减规律，预测消声器的噪音降低效果。
3.实验研究：通过构建实验平台，采集和分析实际噪音源的声波信号，添加消声器进行实验研究，比较消声器前后噪音水平的差异。
二、消声器的试验方法：1.消声器性能测试：利用声学测试仪器，如声级计和频谱分析仪，分别测试消声器前后的噪音水平和频谱特性，评估消声器的性能。
2.材料测试：测试消声器所使用的吸音材料的声学性能，如吸音系数和声阻抗等，以及材料的物理性质，如密度和弹性模量等。
3.流场测试：采用流体力学测试方法，如激光多普勒测速仪和热线风速仪等，测试消声器内的气流速度、压力分布和湍流特性，为优化消声器设计提供实验数据。
4.声学耦合试验：将消声器与噪音源进行声学耦合，在实际工况下进行试验，测试消声器的噪音降低效果，并优化消声器的设计和调整。
5.结构优化试验：通过试验方法，改变消声器的结构参数，如入口和出口的形状、长度和直径等，对消声器进行结构优化，提高噪音降低效果。
6.耐久性试验：对消声器进行耐久性评估，如震动试验、温湿度循环试验和环境腐蚀试验等，检查消声器在不同工况下的性能稳定性和可靠性。
总结起来，消声器的研究方法主要包括文献调研、数值模拟和实验研究，而消声器的试验方法主要包括消声器性能测试、材料测试、流场测试、声学耦合试验、结构优化试验和耐久性试验等。
通过深入研究和试验，可以进一步发展出效能更佳的消声器，为降低噪音提供有效的解决方案。
