重型卡車消音器降噪性能優(yōu)化

李浩然　劉杰　申成振

摘 要：消音器對降低重型卡車噪聲有重要意義。文章提出一種消音器新結(jié)構(gòu)：通過增加分隔板，使氣流在腔室中的流動距離增加，同時通過多孔隔板與壁面配合，形成多個抗性消音結(jié)構(gòu)，削弱噪聲傳遞。經(jīng)對比驗(yàn)證，新結(jié)構(gòu)排氣消音器在中、低頻段（600Hz以下）噪聲傳遞損失明顯增加：原有結(jié)構(gòu)噪聲傳遞損失10-50dB，新結(jié)構(gòu)噪聲傳遞損失51-93dB，噪聲抑制能力明顯提高。關(guān)鍵詞：消音器;有限元分析;傳遞損失中圖分類號：U462.3 ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ?文章編號：1671-7988（2020）08-68-03

Abstract：?The muffler is very important to reduce the noise of heavy trucks. A new structure of muffler is presented in this paper： the distance of air flow in the chamber is increased by adding dividers， and the noise transfer is weakened by the multiple resistance muffler structures. By contrast and verification analysis， the noise transmission loss of the new structure muffler in the medium and low frequency band （below 600Hz） is significantly increased： the noise transmission loss of the original structure is 10-50db， and the noise transmission loss of the new structure is 51-93db. The noise suppression ability is significantly improved.Keywords： Muffler;?Finite element analysis;?Transmission lossCLC NO.： U462.3 ?Document Code： A ?Article ID：?1671-7988（2020）08-68-03

前言

近年來，隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的提高，重型卡車在人們的生活中扮演著重要的角色，但是隨之而來的噪聲污染問題也引起越來越多的關(guān)注。重型卡車所產(chǎn)生的噪聲中，發(fā)動機(jī)排氣噪聲是主要噪聲之一。實(shí)際應(yīng)用中，需要采用多種手段提高廢氣在消音器中的噪聲傳遞損失，以達(dá)到降低排氣噪聲的效果。重型卡車排氣噪聲主要集中于中、低頻段（50-600Hz）。然而現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的消音器在該頻段傳遞損失較低（特別是0-180Hz、300-450Hz頻段），噪聲抑制能力不足。本文主要通過改變消音器內(nèi)部結(jié)構(gòu)，提高中、低頻段噪聲傳遞損失。

1 消聲器基本特征

消聲器種類繁多，根據(jù)消聲原理不同，可分為阻性消聲器、抗性消聲器和阻抗復(fù)合式消聲器。阻性消聲器可通過消聲器內(nèi)部多孔吸聲材料吸收噪聲中頻、高頻部分，但是對低頻部分降噪效果不佳。抗性消聲器主要在結(jié)構(gòu)上改變消聲器內(nèi)部管道截面積或者旁接共振腔腔體大小，使聲波在傳播過程中產(chǎn)生干涉、反射及共振，由于聲波在消聲器中傳播特性發(fā)生變化，達(dá)到降低噪聲中頻、低頻效果。阻抗復(fù)合式消聲器在功能上吸取了阻性消聲器和抗性消聲器的優(yōu)點(diǎn)，吸收噪聲頻域?qū)挘瞧浣Y(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工難度大，成本較高。

2 消聲器傳遞損失分析

2.1?消聲器有限元模型

重型卡車噪聲主要集中在中低頻，所以在實(shí)際中主要考慮濾除中低頻噪聲，從成本角度考慮使用抗性消聲器。某重型卡車抗性消聲器網(wǎng)格模型如圖1所示。

消聲器在200Hz低頻范圍內(nèi)消聲效果較差，平均傳遞損失量20dB。

3?消聲器結(jié)構(gòu)優(yōu)化

為了提高200Hz以下低頻噪聲的傳遞損失，將消聲器原方案進(jìn)行優(yōu)化。與原消音器模型相比，新結(jié)構(gòu)消音器增加了隔板、穿孔板，從而改變了氣流方向。相比原消音器模型，流動長度明顯增加;同時穿孔板與箱體內(nèi)壁配合形成穿孔板消音結(jié)構(gòu)，氣流通過箱體過程中經(jīng)過多個穿孔板消音結(jié)構(gòu)。通過調(diào)整穿孔率、穿孔孔徑等參數(shù)，可針對性的提升某一頻段消音量，進(jìn)一步提高消音效果。

結(jié)構(gòu)優(yōu)化后與原方案傳遞損失比較，如圖7所示。新結(jié)構(gòu)排氣消音器在中、低頻段（600Hz以下）噪聲傳遞損失明顯增加：原有結(jié)構(gòu)噪聲傳遞損失10-50dB，新結(jié)構(gòu)噪聲傳遞損失51-93dB，平均提升90%以上（41dB），噪聲抑制能力明顯提高。

4?結(jié)論

采用有限元分析法對重型卡車消聲器噪聲傳遞損失進(jìn)行分析，并對其結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化。在消聲器內(nèi)部增加分隔板，增加空氣在消聲器內(nèi)部的流動距離，通過隔板與壁面配合，形成抗性消聲結(jié)構(gòu)，增大噪聲傳遞損失。優(yōu)化后，噪聲傳遞損失較由原結(jié)構(gòu)的10-50dB提升到新結(jié)構(gòu)的53-93dB，降噪效果明顯。新結(jié)構(gòu)消音器壓降增加1.2KPa，增加幅度較小，滿足設(shè)計需求。

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